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1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 https://youtu.be/fO3tKx_f7IQ Cristiano Silva Lopes¹ Thayana Knupp Gimenes¹ RESUMO Este trabalho tem como tema a construção de uma ponte treliçada do tipo Warren, utilizando palitos de picolé como principal material estrutural e cola branca. O objetivo foi aplicar conceitos de resistência dos materiais, equilíbrio estrutural e distribuição de esforços, buscando compreender na prática o comportamento das estruturas treliçadas. A pesquisa foi fundamentada em referências teóricas de engenharia estrutural, especialmente nos princípios das treliças planas, que destacam a eficiência do uso de triângulos na distribuição de cargas, além dos conceitos de esforços internos, como tração e compressão. Palavras-chave: Ponte-treliçada, resistência dos materiais, análise estrutura. 1. INTRODUÇÃO A construção de pontes é fundamental para garantir a comunicação e a integração territorial entre diferentes regiões, possibilitando a travessia de rios, canais, rodovias e vales. Esses projetos são desenvolvidos considerando critérios técnicos, econômicos e de segurança, sendo sua constante evolução essencial para o aprimoramento da infraestrutura, a redução dos impactos ambientais e a otimização dos recursos humanos. As pontes podem ser classificadas em diversos tipos, como suspensas, estaiadas, cantiléver e treliçadas. Além disso, sua estrutura pode ser composta por diferentes materiais, como pedra, madeira, ferro, concreto e aço. Fonte: http://www.dlubal.com/pt/download-e-informacao/exemplos-e-tutoriais/modelos- para-download/004298 em 22/06/2025 PONTE TRELIÇADA DE PALITO DE PICOLÉ 2 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 No desenvolvimento de projetos estruturais, inclusive em construções de madeira, é essencial dimensionar os elementos de forma que sejam capazes de suportar as ações aplicadas, ou seja, determinar as dimensões mínimas das peças que compõem a estrutura. Quando o material não é capaz de resistir aos esforços solicitantes, levando à ruptura, considera-se que foi atingido o estado limite último. A distribuição e dissipação das forças na estrutura dependem diretamente da forma como ela é concebida — considerando-se a disposição dos elementos, suas quantidades, os ângulos formados e os tipos de vínculos entre as peças, entre outros fatores. Essa configuração estrutural influencia diretamente os esforços internos desenvolvidos em cada componente, como esforços normais (tração e compressão), esforços cortantes (cisalhamento), momentos fletores e momentos torsores. Diante disso, o dimensionamento de qualquer tipo de estrutura deve atender a critérios fundamentais que garantam segurança e viabilidade econômica. Esses critérios estão diretamente relacionados às características da estrutura que será projetada e executada. Entre os principais sistemas estruturais empregados nas construções estão as treliças, amplamente utilizadas em projetos de pontes, edifícios, torres de transmissão e coberturas. As treliças oferecem soluções eficientes e econômicas, especialmente em situações que exigem resistência associada a baixo peso próprio. Devido a essas características, são frequentemente empregadas em estruturas que precisam vencer grandes vãos. Uma treliça é composta por elementos lineares, denominados barras ou hastes, organizados em arranjos triangulares interligados por nós. Embora, na prática, as conexões entre as barras sejam feitas por meio de parafusos, rebites ou soldas, adota-se, no modelo teórico, a hipótese de que essas ligações são realizadas por pinos. Essa simplificação implica na ausência de transmissão de momentos fletores nos nós, ou seja, as forças são transmitidas apenas como esforços axiais. Para que a treliça apresente um desempenho adequado, é essencial que as cargas aplicadas estejam concentradas nos nós, e não diretamente sobre as barras. Quando essa condição é atendida, cada barra trabalha exclusivamente sob esforço normal, seja de tração ou de compressão. Este trabalho teve como objetivo projetar, dimensionar e construir uma ponte treliçada utilizando palitos de picolé, desenvolvida para vencer um vão livre de 40cm. Além disso, buscou-se realizar um ensaio de carga para avaliar a eficiência estrutural da ponte, possibilitando também a comparação entre os resultados obtidos por meio dos cálculos teóricos e o desempenho real observado no teste experimental. 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A construção de pontes é uma prática realizada pelo ser humano desde os tempos antigos, sendo considerada uma técnica de grande importância para o desenvolvimento regional. As pontes são estruturas projetadas para conectar pontos de mesma altitude, separados por diferentes tipos de barreiras naturais. (CESAR ET. AL., 2015) As primeiras pontes surgiram de forma natural, com a queda de troncos sobre rios, um processo prontamente observado e reproduzido pelo ser humano. A partir disso, passaram a ser 3 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 construídas pontes rudimentares com troncos de árvores, pranchas de madeira e, posteriormente, com pedras, utilizando apoios simples e vigas mestras. (RODRIGUES, 2012) Segundo o ex-presidente norte-americano Franklin Roosevelt (1931), “A construção de pontes sempre foi um importante indicativo do progresso de uma civilização”. Sem elas, as pessoas estariam sujeitas a percursos mais longos ou arriscados para alcançar seus destinos. Além de sua função prática, as pontes encantam pela beleza e pela carga simbólica que carregam. Não por acaso, são frequentemente reconhecidas como verdadeiras obras de arte pela engenharia. (APUD LAZZARI, 2008) As treliças, por estarem submetidas principalmente a esforços normais de tração e compressão, são geralmente construídas em madeira ou aço, materiais que apresentam bom desempenho sob esses tipos de solicitação. Embora com menor frequência, também existem treliças em concreto. No entanto, como se sabe, o concreto não apresenta bom comportamento à tração e, além disso, sua execução exige que a estrutura seja feita de uma só vez. (SUSSEKIND, 1981, p. 192). Fonte: https://www.istockphoto.com/br/foto/ponte-sobre-o-rio-dan%C3%BAbio-imagem-hdr- gm536686318-95062633 em 27/06/25 Na concepção de uma ponte, um dos aspectos fundamentais a ser considerado é o sistema estrutural adotado. Dentre as possibilidades, é possível encontrar pontes com vigas biapoiadas, vigas biapoiadas com balanço, vãos contínuos, estruturas em arco, estaiadas, suspensas e treliçadas. (FERNANDES; CORREIA, 2017) Até a Revolução Industrial, não houve grandes avanços nesse tipo de estrutura. No entanto, durante esse período, devido à escassez de ferro forjado na Europa e à rápida expansão das ferrovias, os engenheiros foram desafiados a desenvolver sistemas mais práticos para a construção de pontes de grandes vãos, porém com baixo peso próprio. (CESAR ET. AL., 2015) 4 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 Considerada uma verdadeira obra de arte da engenharia, a ponte tem como principal finalidade facilitar o tráfego de veículos, vencendo obstáculos naturais — como mares, rios, vales e lagos — e garantindo a continuidade das vias de circulação. O projeto de uma ponte ou de qualquer grande estrutura é resultado de um processo criativo, composto por uma sequência de alternativas, em que cada proposta busca aperfeiçoar a anterior, até que se alcance uma soluçãosuficientemente adequada para sua execução. (STUCCHI, 2006) Desde os primórdios da humanidade, as pontes vêm sendo construídas e evoluíram significativamente — das primeiras estruturas feitas com cordas e madeira, passando pelo ferro, até chegarem às modernas construções em concreto e aço. Essas estruturas estão sujeitas a diferentes tipos de solicitações, como cargas provenientes do tráfego de pedestres, veículos e influências ambientais, como vento, chuva, temperatura e outros agentes. Além disso, precisam resistir a esforços mecânicos como vibrações ressonantes, torções e flexões, que impactam diretamente na durabilidade e segurança da estrutura. Por meio de pesquisas, identificamos que os movimentos vibratórios oscilatórios representam um dos desafios mais complexos de se calcular em uma ponte. A compreensão dos conceitos fundamentais da Física e da Engenharia Estrutural permite entender, de forma mais clara, a atuação de cada componente estrutural, como as forças, cargas e reações, bem como suas contribuições para o comportamento global da estrutura. Considere uma estrutura com três barras, AB, BC e CA, estando estas barras ligadas nas suas extremidades por nós, constituem assim um sistema triangular rígido, formando uma treliça simples (Figura 7a). Esta estrutura é estável, ou seja, não altera a sua forma sob a ação da força F, aplicada no nó B (força que lhe está a ser aplicada) e das reações de apoio correspondentes no nó A e C. (MARIA IDALIA, 2016 p.9) As estruturas do tipo treliça são reconhecidas por sua elevada resistência, razão pela qual são frequentemente utilizadas em telhados, passarelas e pontes. Essas estruturas são compostas por elementos retos, semelhantes a vigas, que se conectam entre si por meio das extremidades, formando os chamados nós. Esses nós estão submetidos a esforços de tração e compressão, de modo a equilibrar as forças resultantes aplicadas à estrutura. Para ilustrar, podemos imaginar o fluxo de trânsito sobre uma ponte. Cada veículo, seja automóvel, caminhão, ônibus ou até mesmo pedestres, exerce forças sobre a estrutura — tanto de forma estática, pelo peso, quanto dinâmica, por meio de vibrações geradas durante o movimento. As pontes treliçadas são compostas por três elementos principais: os cordões superior e inferior, responsáveis pela distribuição dos esforços principais, além das diagonais e dos montantes, que garantem a estabilidade, a rigidez e a resistência da estrutura, conforme ilustrado na figura a seguir. 5 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 Fonte: http://www.researchgate.net/publication/301298120_Estudo_e_Analise_de_Trelicas (acesso em 23/06/2025) As treliças são compostas basicamente pelos cordões superior e inferior, que correspondem aos conjuntos de elementos principais da estrutura. Elas podem ser dispostas em planos bidimensionais ou tridimensionais, dependendo da aplicação e da necessidade estrutural. "Frequentemente, elementos estruturais ou mecânicos são compridos e delgados. Além disso, estão sujeitos a cargas axiais que normalmente são aplicadas às extremidades do elemento. Pendurais, parafusos e elementos de treliças são exemplos típicos." (HIBBELER, 2000 p.30) A primeira treliça utilizada em pontes e construída em aço surgiu nos Estados Unidos, em 1840. No Brasil, o emprego de pontes em treliças de aço ocorreu entre 1850 e 1880. Como exemplos, destacam-se a Ponte da Boa Vista, em Recife (1850), e a Ponte de Sant’Ana (1860). (PINHO; BELLEI, 2007) Ponte de Boa Vista Fonte: http://oxerecife.com.br/ponte-da-boa-vista-ganha-iluminacao-cenica-mas-pedestre- ficar-no-escuro/ 6 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 Ponte Sant’Ana Fonte: http://setur.areal.rj.gov.br/atrativos/ponte-santana/ A eficácia de uma treliça, especialmente quando configurada como viga, está diretamente relacionada à distância entre os cordões superior e inferior, além da forma como as cargas são transferidas dos nós para os elementos estruturais. Esse sistema permite absorver os esforços provenientes de peso e impacto, distribuindo as cargas de maneira eficiente, o que contribui para sua elevada resistência e estabilidade. As pontes treliçadas podem ser classificadas em diversos tipos, dentre os quais se destacam três principais modelos: Treliça Pratt, Treliça Howe e Treliça Warren. Treliça Pratt: Caracteriza-se por uma estrutura simplificada, de baixo custo, sendo uma das mais utilizadas. Seus elementos diagonais são orientados em direção ao vão central, de modo que os esforços de compressão concentram-se nos elementos verticais, enquanto as diagonais trabalham predominantemente à tração. Sua configuração é reconhecida pela estética simples e funcional. Treliça Howe: Apresenta uma configuração oposta à da Pratt, com diagonais inclinadas no sentido contrário ao centro do vão. Essa disposição resulta em maiores esforços nos montantes e, consequentemente, demanda estruturas mais robustas, o que implica em um custo construtivo mais elevado devido ao aumento do tamanho dos elementos verticais e da extensão dos vãos. Treliça Warren: É considerada uma das mais simples e versáteis. Sua estrutura é composta por triângulos equiláteros ou isósceles dispostos de forma contínua, o que proporciona excelente distribuição dos esforços. Pode ser aplicada tanto em pequenos quanto em grandes vãos, sendo muito utilizada pela simplicidade na construção e bom desempenho estrutural. A seguir, apresentam-se as ilustrações dos tipos de treliças mencionados. 7 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 Fonte: http://www.researchgate.net/publication/301298120_Estudo_e_Analise_de_Trelicas (acesso em 23/06/2025) A partir desses conceitos, foi possível identificar a opção mais adequada entre os diferentes tipos de treliças, visando atender aos requisitos de desempenho e eficiência estabelecidos pelas diretrizes que orientam a execução deste projeto. Segundo O'Connor (1976), a qualidade de uma ponte pode ser avaliada pelo grau de sucesso com que ela atende aos objetivos fundamentais de seu projeto: funcionalidade, desempenho estrutural, viabilidade econômica e valor estético. Com base nessas diretrizes, e a partir da aplicação de cálculos estruturais, elaboração de desenhos técnicos e fundamentação teórica, foi realizada a construção de uma ponte do tipo Warren. Para a elaboração do projeto, utilizou-se como base de consulta, entre outras fontes, o material estudado ao longo do curso, o que proporcionou a fundamentação necessária para o desenvolvimento de um projeto coerente com sua aplicação, alinhado aos conceitos de mecânica e às propriedades dos materiais empregados. 3. MATERIAIS E MÉTODOS A metodologia consistiu no desenvolvimento de um projeto estrutural com base nas dimensões pré-estabelecidas, seguido pela construção manual da ponte utilizando palitos de picolé e cola branca. Durante o processo, foram observadas técnicas de montagem, como sobreposição de palitos, travamentos diagonais e reforços nas juntas, visando aumentar a rigidez e a capacidade de carga da estrutura. A ponte foi submetida a testes de carga progressiva até a sua deformação plástica, permitindo a análise dos pontos críticos de falha e desempenho estrutural. Como resultado, observou-se que a geometria da treliça Warren proporcionou boa distribuição dos esforços, apresentando resistência satisfatória para as cargas testadas. 8 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) –Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 Projetar uma ponte treliçada com palitos de picolé no modelo da Treliça Warren requer atenção à geometria, distribuição de esforços e resistência dos materiais. A seguir, apresento um projeto básico com justificativas estruturais, dimensões e sugestões de montagem: Na sequência, foi elaborado o desenho do protótipo utilizando o software de desenho, conforme ilustrado nas imagens a seguir. Fonte: O autor Materiais Utilizado: Palito de picolé Cola Branca Régua Grampos Estilete Esquadro Tesoura Especificações do Projeto: Tipo de ponte: Treliça Warren Extensão total da ponte: 46 cm Altura: 10 cm Largura da base: 11,5 cm Carga mínima suportada (sem colapso): 5 kg Deformação plástica a: 8 kg Cada módulo da treliça terá três triângulos equiláteros conectando os vértices entre longarinas superior e inferior. 9 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 Componentes e Quantitativos Laterais (2 unidades): Cada lado terá: Longarinas superior: 34 cm (3 palitos) Longarinas inferior: 46 cm (4 palitos) Diagonais da treliça (triângulos): 8 palitos formando 4 triângulos equiláteros. Reforço dos nós: pedaços curtos de palito (4-5 cm), unindo os palitos das longarinas. Base: Largura: 11 cm Travessas horizontais: 9 palitos para estabilidade evitando flambagem. Teto: Largura: 11 cm Travessas horizontais: 7 palitos para estabilidade evitando flambagem. Etapas de Construção Montagem das laterais Os dois lados foram montados simetricamente Primeiramente uniu-se os palitos formando as vigas. Deixado secar com grampos completamente antes de unir Usou-se gabarito plano para colagem dos palitos das travessas formando triângulos equiláteros. 10 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 Fonte: O autor. Montagem da base e teto Colados os palitos base longitudinalmente (46 cm) Colados os palitos teto longitudinalmente (34 cm) 11 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 CALCULO ESTRUTUTAL Fonte: ChatGPT APLICAÇÃO DO PROGRAMA/SOFTWARE. O projeto foi desenvolvido no programa “ftool” um programa gráfico e interativo para ensino de comportamento de estruturas. Durante o desenvolvimento encontramos algumas dificuldades de operabilidade do programa. Porém, com de vídeos tutoriais pesquisados na internet conseguimos desenvolver o projeto. Foram testados alguns modelos e layouts de pontes, afim de determinar um modelo resistente obedecendo os requisitos técnicos e construtivo estabelecido. Obs.: A aplicação do programa ftool, substitui o memorial de cálculo do projeto. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 12 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 TABELA COM DADOS ENCONTRADOS Comprimento da Ponte (cm) Altura da Ponte (cm) Largura da Ponte (cm) Nº de Palitos utilizados (un) Peso da Ponte (kg) Carga Aplicada sobre a ponte (kg) 46 9,5 11 51 0,072 12,418 Pesos Utilizados: Total de Carga: 12,418Kg Fonte: Autor 13 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 Peso da ponte: Fonte: Autor A ponte treliçada de palito de picolé, quando bem projetada, pode suportar uma carga considerável, surpreendendo pela eficiência do material simples utilizado. Durante os testes de carga, foi observado que a treliça distribuía o peso uniformemente, permitindo que a ponte suportasse mais peso do que inicialmente esperado. Suportando 12,418Kg com baixa deformação plástica. 5. CONCLUSÃO Conclui-se que, mesmo com materiais simples, é possível aplicar conceitos da engenharia estrutural, compreendendo na prática a importância da geometria, da conexão entre os elementos e da qualidade da execução para garantir a eficiência de uma estrutura. Referente ao modelo abordado de forma mais detalhada e do qual foi realizado o protótipo, a ponte treliçada apresentou, durante a execução do projeto, todas as características identificadas na pesquisa teórica, destacando-se pela elevada resistência à tração e à compressão. Diante do exposto, fica evidente que cada tipo de ponte possui particularidades próprias e se adequa a finalidades específicas. Cabe ao engenheiro avaliar qual delas apresenta as características mais adequadas para atender às necessidades do projeto a ser executado. Apresentamos, ainda, o vídeo do nosso projeto na plataforma YouTube, conforme as diretrizes estabelecidas para a prática pelo link: http://youtu.be/fO3tKx_f7IQ 14 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25 6. REFERÊNCIAS CESAR, DANILO SEGALL ET AL. Teste de Carga em Ponte de Palitos de Picolé. 2015. 288 p. Artigo Cientifico (Graduação em Engenharia Civil) - UNIVIÇOSA, Minas Gerais, 2015. Disponível em: http://academico.univicosa.com.br. Acesso em 08 jun. 2025 Conceito de compressão. Disponível em http://conceito.de/compressao. Acesso em: 23 jun. 2025. FERNANDES, Antônio V. B.; CORREIA, Vinicius C. Uma introdução ao estudo das pontes em viga. 2017. Disponível em: http://periodicos.set.edu.br/cadernoexatas/article/view/3972/2210. Acesso em: 08 jun. 2025. GOMES, Maria Idália da Silva. Estudo e Análise de Treliças. 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Acesso em: 08 jun. 2025 SUSSEKIND, José Carlos. Curso de Análise Estrutural: Volume I – Estruturas Isostáticas. 6ª ed. Porto Alegre; Rio de Janeiro: Globo, 1981. STUCCHI, F. R. Notas de aula: Pontes e Grandes Estruturas. São Paulo: Universidade de São Paulo, 2006. 15 1 Cristiano Silva Lopes 2 Thayana Knupp Gimenes Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC19933ECE) – Seminário Interdisplinar VI - 27/06/25