Projeto de Ponte de Palitos de Picolé

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PROJETO E CONSTRUÇÃO DE PONTE DE PALITO DE PICOLÉ
Análise do modelo articulado tipo Howe
Abdoral Gomes de Andrade Silva Neto
Aelson Gonçalves da Silva
Jailson Tavares da Silva
Jeyciele Nathalya Bezerra Silva
Kelvin Cézar Pontes Coelho Monteiro
Jennifer Dyane Barbosa Silva
Jessica Vidal da Silva
Wellya Patricia Pereira de Andrade
RESUMO
Este trabalho mostrou uma abordagem nas técnicas de construção de pontes. Para escolha do modelo, foram comparadas características importantes como alta resistência e sistema construtivo de baixa complexidade. O objetivo foi construir um protótipo com palitos de picolé de dimensões de 115 mm de comprimento, 8,4 mm de largura e 2 mm de espessura e buscar entre os tipos de pontes aquele que venha a resistir a cargas pré-estabelecidas no projeto utilizando conceitos de resistência dos materiais, na sua construção. O tipo escolhido foi a ponte HOWE que se destacou devido apresentar as cargas dentro dos limites impostos pelo projeto e também pela praticidade exigida na sua construção.
Palavras-chave: Pontes. Sistemas construtivos. Propriedades mecânicas.
1. INTRODUÇÃO 
Pontes são construções que permitem interligar ao mesmo nível pontos não acessíveis separados por rios, vales, ou outros obstáculos e tem como intuito transpor pessoas, automóveis, canalizações ou condutos de água.
Suas construções são consideravelmente robustas e estão sujeitas a solicitações de carregamento, o que faz necessário um estudo detalhado por parte dos engenheiros projetistas, que por sua vez devem estar seguros de que elas resistirão a deformações e esforços provocados por cargas axiais.
Sua estrutura é essencial, e apesar de existir em diversos tipos, a treliça da é uma das mais utilizadas. Treliças são composições de membros esbeltos conectados entre si por nós em suas extremidades, sendo feitos, normalmente, de madeira ou metais tendo como objetivo distribuir a carga aplicada sobre a mesma.
Estruturas reais são feitas de várias treliças unidas para formar uma estrutura espacial. Cada treliça é projetada para suportar as cargas que atuam em seu plano e, assim, pode ser tratada como uma estrutura bidimensional (Beer & E. Russel Johnston, Jr, 1994).
Em geral, as barras de uma treliça são delgadas e podem suportar uma pequena carga lateral; todas as cargas devem ser aplicadas às várias juntas e não às barras em si. Quando uma carga concentrada é aplicada entre duas juntas, ou quando uma carga distribuída é suportada pela treliça, como no caso de uma treliça de ponte, um sistema de piso deve ser previsto, o qual, através do uso de vigas longitudinais e de viga transversais, transmite a carga às juntas.
Imagem I – Exemplo de ponte treliçada
2. OBJETIVOS
Este trabalho analisa de forma detalhada o projeto de uma ponte construída com palitos de picolés. Tal abordagem se justifica pela necessidade dos autores em aprofundarem seus conhecimentos no conteúdo em questão e vivenciarem na prática todas as etapas da elaboração de um projeto até a sua execução. 
É importante salientar também a importância do trabalho para prática de estudo devido ao fato de que mesmo as menores pontes estão sujeitas a solicitações de carregamento, influências do ambiente e características dos materiais, o que faz ser necessário um profundo estudo dos projetistas para a sua construção. 
O objetivo final da elaboração do projeto é construir uma ponte feita de palitos de picolé que suporte uma carga mínima de 20kg, tenha peso máximo de 1 kg e seja capaz de vencer um vão livre de 0,8 m. Para a realização deste projeto foi feita uma revisão bibliográfica para auxílio na elaboração dos cálculos necessários e mediante a utilização de softwares como excell e Ftool foram revisados os dados encontrados durante os cálculos estruturais. Assim, mediante a realização destas duas etapas foi possível o dimensionamento da ponte de forma correta afim de alcançar o objetivo pretendido. 
O tipo de ponte escolhida foi a HOWE, pois permite alta resistência, rapidez na sua construção e nos cálculos de carga critica mostrou-se dentro dos parâmetros.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. MATERIAIS
Para execução do projeto idealizado foram utilizados os seguintes materiais listados abaixo:
· Palitos de picolé (Dimensões: 11,5mm x 8,0mm x 2,0 mm)
· Cola Branca
· Balança de precisão
· Trena
3.2. MÉTODOS
Primeiramente, antes da realização do processo de colagem, precisou fazer estudos e análises para se escolher um melhor dimensionamento dentro dos requisitos pré-determinados, como peso e dimensões da ponte. Através de simulações no software Ftool, foi possível analisar os possíveis designers a se utilizar, e dentre eles escolher o que mostrou a melhor distribuição de forças axiais nas barras, neste caso o modelo de treliça tipo Howe.
Para a construção foi realizada uma criteriosa seleção dos palitos, já que os mesmos não apresentaram uniformidade. Palitos de mesma dimensão e que apresentavam visivelmente melhor resistência foram separados e utilizados no projeto, enquanto os palitos com deformações, quebrados ou com rachaduras foram retirados do lote.
Para facilitar a visualização do projeto e consequentemente o melhor dimensionamento para a construção a construção, foi feito um projeto em 3d no Auto Cad.
Imagem II – Projeto de ponte realizada no Software Auto Cad
Para determinação da carga crítica de rompimento da ponte foi realizada uma pesquisa afim de se determinar a Resistência a tração e a compressão de um palito de picolé.
Segundo Duplat (2008):
A Resistência à tração do palito é de 90 kgf. ou 882,9 N (média extraída de 8 palitos testados). A Resistência à compressão de um palito de 11.0mm de comprimento é de 4,9 kgf. ou 48,07 N (média de 11 palitos), resultando numa tensão normal média de ruptura de 2,86 MPa.A Resistência à compressão de uma composição formada por dois palitos de 110mm de comprimento colados (dimensão final da composição 110 mm X 4 mm X 8,4 mm) é de 27 kgf. ou 264,87 N (média de 5 composições), resultando numa tensão normal média de ruptura de 7,88 MPa.
Imagem III – Dimensões da ´ponte
Após a análise dos dados, fora elaborado no Software Ftool o designer da ponte, de forma que as dimensões pedidas de 0.80m de vão mais um prolongamento de 0,10m de cada lado para apoio e menos de 0,30m de altura fossem respeitadas. Para fim de análise, foi determinada uma carga de rompimento de 18 kg por treliça. Como a ponte é simétrica será listado a baixo os esforços de compressão e tração em cada membro de um dos lados da treliça e em seguido feito uma comparação com a resistência em cada membro e a quantidade de palitos utilizados para construção. 
Tabela I – Dados para dimensionamento da ponte
	Membro da treliça
	 Esforço Solicitante (N)
	Resistencia a Carga Axial (N)
	Quantidade de Palitos Utilizados
	1
	-20,6
	264,87
	2
	2
	26,7
	882,9 
	2
	3
	-17,2
	264,87
	2
	4
	-16,1
	264,87
	2
	5
	2,0
	882,9
	2
	6
	68,0
	882,9
	2
	7
	-10,5
	264,87
	2
	8
	-54,9
	264,87
	2
	9
	8,6
	882,9
	2
	10
	109,1
	882,9
	2
	11
	-8,7
	264,87
	2
	12
	-97,0
	264,87
	2
	13
	9,5
	882,9
	2
	14
	150,3
	882,9
	2
	15
	-8,5
	264,87
	2
	16
	-138,4
	264,87
	2
	17
	9,3
	882,9
	2
	18
	192,3
	882,9
	2
	19
	-9,5
	264,87
	4
	20
	-179,4
	264,87
	2
	21
	5,3
	882,9
	2
	22
	235,6
	882,9
	2
	23
	-16,0
	264,87
	4
	24
	-220,9
	264,87
	2
	25
	-14,5
	264,87
	4
	26
	260,9
	882,9
	2
	27
	-27,4
	264,87
	2
	28
	-265,2
	264,87
	2
	29
	-41,8
	264,87
	2
Após determinação da quantidade de palitos por seção, podemos chegar à conclusão de que seriam necessários 120 palitos por treliça, como cada palito mais a cola pesa em torno de 1,2g, podemos determinar que seriam feitas seis treliças agrupadas de duas em duas para fins de melhor distribuição de carga. As treliças foram responsáveis por 864 gramas do peso total da ponte, restando para a base, a cobertura e os travamento 113 palitos que foram bem distribuídos a fim de garantir o travamento da ponte.A seguir estarão algumas fotos do processo de montagem e finalização
Imagem IV = Pesagem das treliçasImagem V - Fixação da base e travamento das treliças
Imagem VI - Ponte finalizada
Imagem VII - Pesagem da Ponte Finalizada
4. RESULTADOS E DISCURSÕES 
 Seguindo o padrão estipulado pela instituição e coordenação do projeto, a ponte fora dimensionada para romper ao ser submetida a uma carga concêntrica de 100 kg, porém devido a fatores como ausência de uniformidade dos palitos, processo de colagem primitivo e grande números de emendas, decidiu-se aplicar um coeficiente de segurança de 40%. Sendo assim, foi estipulado que o rompimento da ponte se dê ao ser submetida a uma carga de 40 kg.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
DUPLAT, Daniel Nascimento, et all. ESTUDO DE PONTE ARTICULADA DO TIPO WARREN MODIFICADA UTILIZANDO PALITOS DE PICOLÉ. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica. Campinas 2008. 
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