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Projeto RELATÓRIO PROJETO INTEGRADOR V Engenharia Civil FACULDADE UNIDA DE CAMPINAS – FACUNICAMPS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL PROJETO INTEGRADOR V RELATÓRIO DO DESENVOLVIMENTO DA PONTE DE MACARRÃO DA MATÉRIA DE PROJETO INTEGRADOR V Integrantes do Grupo: Julio Vinicius da Silva Pereira Karolliny Karen Rodrigues da Silva Ketley Kemily Silva de Morais Rodrigo Simplicio Pereira Victor Felipe Ferreira Yann Brian Cipriano Gomes GOIÂNIA 2019 3 Resumo Este documento tem como objetivo relatar as etapas e o desenvolvimento da ponte de macarrão. Segue aqui todos os métodos de extração de dados e materiais usados para obtenção de informações. A ponte de macarrão foi o projeto proposto nesta disciplina que tem por objetivo a análise estrutural, o projeto, a construção e o ensaio destrutivo de uma ponte de macarrão tipo espaguete no qual a construção da ponte deverá ser precedida da análise de algumas opções de tipos de pontes e do projeto detalhado do tipo de ponte escolhida, com estimativa de carga de colapso. Também segue neste relatório todo o processo de desenvolvimento da ponte, além de registros fotográficos que foram exigidos pelo professor da disciplina, contendo também planilha de cálculos, materiais e métodos utilizados. 4 1. Introdução As pontes de espaguete tem um papel significativo na engenharia civil, que por ventura ensina e incentiva os alunos a trabalharem com ferramentas essenciais para criarem uma boa ponte de macarrão. Com o desenvolvimento desse trabalho aprendemos a aplicar conhecimentos básicos da disciplina de Resistência dos Materiais e também Teoria das Estruturas, utilizar computadores e ferramentas auxiliares para resolver os problemas de estrutura, projetar sistemas estruturais simples, comunicar e justificar seus projetos em forma oral e escrita, trabalhar em grupo para executar seus projetos e executar uma atividade com regramento específico. Contudo à dedicação neste projeto foi essencial para focarmos no objetivo e entregar a ponte de macarrão seguindo as regras propostas no regulamento que foi disponibilizado pela professora do projeto. 2. Objetivos Os objetivos da ponte de macarrão foi: 1) conhecimentos básicos da disciplina de Resistência dos Materiais e também Teoria das Estruturas; 2) Utilizar computadores e ferramentas auxiliares para resolver os problemas de estrutura; 3) Projetar sistemas estruturais simples; 4) Comunicar e justificar seus projetos em forma oral e escrita; 5) Trabalhar em grupo para executar seus projetos; 6) Executar uma atividade com regramento específico; 3. Materiais e métodos Materiais físicos: 5 Figura 1 - Macarrão Barilla nº 7 Fonte: Site, Carrefour. Fizemos algumas tentativas com outra marca de macarrão e percebemos de fato que o Barilla era o melhor macarrão para nosso projeto. Figura 2 - Cola Epóxi Araldite Fonte: Site, TekBond na aba de produtos. Em uma primeira tentativa ao unir os fios do macarrão utilizamos a Cola do Tipo Epóxi Araldite da TekBond, mas ao verificarmos sua rigidez foi constatado que a cola não atenderia nossas expectativas. Figura 3 - Cola TekBond 793 Fonte: Site, TekBond na aba de produtos. Após fazer testes com a cola TekBond 793 verificamos que a rigidez e resistência do macarrão aumentou, e passamos a trabalhar com esta cola que foi utilizada ao longo de todo nosso projeto. 6 Figura 4 - Fio dental Fonte: Site, Oral-B. Utilizamos o fio dental para nos auxiliar na ligação dos fios, portanto ao verificar a perca de tempo para fazer o mesmo utilizamos liguinhas de cabelo conforme imagem abaixo. Figura 5 - Liguinhas de cabelo Fonte: Google Imagens As liguinhas foram fundamentais na junção dos fios, agilizou o processo de amarração que o fio dental fazia de forma muito lenta. Figura 6 - Durepoxi Loctite Fonte: Site, Loctite. A durepoxi foi fundamental para o preenchimento do arco principal e a ligação dos mesmos no cano de PVC. 7 Figura 7 - Cano PVC 3/4 Fonte: Regulamento disponibilizado pela professora. Conforme regulamento utilizamos 2 canos PVC de 3/4” com 20cm de comprimento. Figura 8 - Barra de aço Fonte: Regulamento disponibilizado pela professora. Barra de aço de construção de 8 mm de diâmetro no qual a sua aplicação é necessária para efetuar o teste de carga. Figura 9 - Tesoura Fonte: Internet. Utilizamos a tesoura para auxiliar nos cortes dos fios. Materiais Digitais: 8 Figura 10 - FTool Fonte: Site, FTool. Utilizamos o FTool 4.0, para nos auxiliar nas forças aplicadas em cada barra sem a necessidade de fazer os cálculos manualmente. Figura 11 - AutoCAD Fonte: Site, AutoCAD. Criamos nosso projeto através do AutoCad e realizamos a plotagem do projeto em tamanho real para facilitar a montagem da ponte. 9 Figura 12 - Excel Fonte: Site, Microsoft. Com o auxilio do Excel e uma planilha encontrada na internet conseguiu-se fazer o dimensionamento dos fios e o provável peso da ponte. Métodos: De acordo com o regulamento a ponte deveria ter 110 cm de comprimento e altura máxima de 50cm, e para conseguirmos atingir o raio perfeito para que todas as barras do arco ficassem com o mesmo tamanho, realizamos no AutoCAD o projeto da ponte, conforme a imagem abaixo: Figura 13 - Projeto da ponte Fonte: Autores do projeto. Pode se perceber no projeto que conforme foi planejado a ponte, ela com menor número possível de nós e com barras previamente com valores arredondados foi pensado que a ponte conseguiria ter mais resistência e ao ser feito isso a ponte atingiu altura máxima de 38,87 cm e largura de 14,4 cm. 10 Após ter feito o projeto da ponte no AutoCAD, realizamos posteriormente as coordenadas dos nós para que fossem colocadas no FTool e que conforme segue abaixo ficou da seguinte forma os nós: Nó 1 = (0,00x0,00) Nó 2 = (7,18x14,30) Nó 3 = (17,99x26,10) Nó 4 = (31,60x34,50) Nó 5 = (47,00x38,87) Nó 6 = (63,00x38,87) Nó 7 = (78,39x34,50) Nó 8 = (92,01x26,10) Nó 9 = (102,79x14,28) Nó 10 = (110,00x0,00) Nó 11 = (31,09x7,15) Nó 12 = (36,49x13,05) Nó 13 = (43,30x17,25) Nó 14 = (51,00x19,43) Nó 15 = (59,00x19,43) Nó 16 = (66,69x17,25) Nó 17 = (73,50x13,05) Nó 18 = (78,90x7,14) Nó 19 = (18.35x0,00) Nó 20 = (36.70x0,00) Nó 21 = (55.00x0,00) Nó 22 = (73,30x0,00) Nó 23 = (91.65x0,00) De acordo com essas coordenadas as mesmas foram jogadas no FTool e no ponto central da ponte distribuímos uma carga de 100KN na qual o peso em que a ponte deve suportar, e posteriormente conseguimos ver o comportamento da ponte e suas reações conforme imagem abaixo: Figura 14 - Ponte no FTool Fonte: Autores do projeto. Posteriormente usamos uma planilha que encontramos no site da pessoal educacional e jogamos as forças que encontramos conforme a planilha a seguir: 11 Planilha de cálculo de treliça bi-dimensional - 1 face da ponte Barra Comp(m) Tens(Kgf) + Comp(Kgf) - Nº fios de Barras Tracionada s Calculados Nº. Fios de Barras Comprimida s Calculados N. fios adotados por barra Comprimento de fios por barra (m) 1 0,160 55,90 0 9 30 4,800 2 0,160 61,20 0 10 30 4,800 3 0,160 66,00 0 10 30 4,800 4 0,160 69,50 0 10 30 4,800 5 0,160 70,70 0 11 30 4,800 6 0,160 69,50 0 10 30 4,800 7 0,160 66,00 0 10 30 4,800 8 0,160 61,20 0 10 30 4,800 9 0,16056,00 0 9 30 4,800 10 0,250 17,00 1 0 5 1,248 11 0,226 18,20 1 0 5 1,132 12 0,208 19,00 1 0 5 1,042 13 0,198 19,40 1 0 5 0,992 14 0,198 19,40 1 0 5 0,992 15 0,208 18,90 1 0 5 1,042 16 0,226 18,30 1 0 5 1,132 17 0,249 16,70 1 0 5 1,247 18 0,250 17,00 1 0 5 1,248 19 0,226 18,20 1 0 5 1,132 20 0,208 19,00 1 0 5 1,042 21 0,198 19,40 1 0 5 0,992 22 0,198 19,40 1 0 5 0,992 23 0,208 18,90 1 0 5 1,042 24 0,226 18,30 1 0 5 1,132 25 0,249 16,70 1 0 5 1,247 26 0,184 0,10 0 1 5 0,918 27 0,184 0,10 0 1 5 0,918 28 0,183 0,10 0 1 5 0,915 29 0,183 0,10 1 0 5 0,915 30 0,184 0,10 1 0 5 0,918 31 0,184 0,10 1 0 5 0,918 MASSA TOTAL PARA UMA FACE DA PONTE DE ESPAGUETE Comprimento total de fios (m) 66,354 Comprimento de fios padrão (m) 0,254 Nº total de fios padrão 262 Massa de 1 fio padrão (g) 1,000 Massa total de espaguete de 1 face da ponte (g) 262,000 Reserva 30% para colas 78,600 Massa total de 1 face da ponte (g) 340,600 CONTRAVENTOS ENTRE FACES DA TRELIÇA Número de Nós Espessura da ponte (m) Comprimento total de contraventamentos (desconta o nó central com vergalhão) (m) 0,000 Número de fios por contraventamento Comprimento total de fios de contraventamento 0,000 Comprimento de fios padrão (m) 0,254 Nº total de fios padrão 0 Massa de 1 fio padrão (g) 1,000 Massa total de espaguete para contraventamento 0,000 MASSA TOTAL DA FONTE 2 Treliças bi-deimensionais + contraventamento (g) 681,200 % de Massa em relação ao total permitido da competição de 900g 90,83% 12 Desenvolvimento do Projeto Após toda elaboração do projeto realizamos a montagem da ponte, conforme imagens abaixo: Figura 15 – Montagem das barras Fonte: Autores do projeto. Figura 16 – Montagem das barras Fonte: Autores do projeto. Conforme as figuras 15 e 16 o primeiro passo foi à montagem das barras com os fios dimensionados usando cola TekBond e o macarrão Barilla nº 7. 13 Figura 17 – Montagem do arco principal Fonte: Autores do projeto. Figura 18 – Montagem do arco principal Fonte: Autores do projeto. Plotamos a ponte no tamanho real e jogamos as nossas barras de 16cm sob a planta para a montagem do arco principal. 14 Figura 19 – Aplicação das hastes laterais Fonte: Autores do projeto. Figura 20 - Aplicação das hastes laterais Fonte: Autores do projeto Após a montagem do arco principal começamos a aplicação das hastes laterais da ponte, juntamente com a barra de aço para que ela ficasse estabilizada para conseguirmos aplicar as barras secundárias. 15 Figura 21 – Aplicação das barras secundárias. Fonte: Autores do projeto. Figura 22 – Reforço das barras secundárias Fonte: Autores do projeto. Após aplicação das barras secundárias da ponte, reforçamos com pouca quantidade de Durepóxi para que o peso da ponte ficasse estabilizada. 16 Figura 23 – Ponte finalizada. Fonte: Autores do projeto. Ponte finalizada. Referencial Teórico Competição de Pontes de Espaguete (UFRGS) Disponível em: <http://www.ppgec.ufrgs.br/segovia/espaguete/index.html>. Acesso em 27 de maio de 2019. FTOOL Disponível em: <https://www.ftool.com.br/Ftool>. Acesso em: 29 de maio. 2019. Pessoal educacional – pontes de macarrão Disponível em: <http://pessoal.educacional.com.br/up/4660001/12024590/t197.asp>. Acesso em: 30 de maio de 2019.
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