Memorial Descritivo da Construção de uma Ponte de Palito de Picolé

FACULDADE AGES MEMORIAL DESCRITIVO PONTE DE PALITO DE PICOLÉ Alunos Fernanda Vieira Joelia Alves Jonalto Cerqueira Samay Curaçá Thiago Almeida Senhor do Bonfim 2022 SUMÁRIO 1 GERAL 3 11 INTRODUÇÃO 3 12 OBJETIVO 3 13 MATERIAIS UTILIZADOS 4 2 MÉTODOS 4 3 PROJETO 7 4 DIMENSIONAMENTO DOS MEMBROS 7 5 RUPTURA DA PONTE 13 6 CONCLUSÃO 13 7 REFERÊNCIAS 13 1 GERAL 11 INTRODUÇÃO As pontes são estruturas capazes de interligar pontos de mesmo nível separados por diversos tipos de obstáculos naturais Tais construções apresentam robustez considerável e até mesmo as menores delas estão sujeitas as influências do ambiente solicitações de carregamento e características dos materiais sendo então necessário um estudo de engenharia para a execução de um projeto Sua estrutura é essencial e apesar de existir diversos tipos a treliçada é uma das mais utilizadas Treliças são estruturas compostas de membros conectados com a finalidade de desenvolver resistência a certa força resultante aplicada Os membros são os componentes que suportam a carga da estrutura Em sua maioria as treliças têm membros compostos em triângulos interconectados sujeitos a tração e compressão por parte da carga Como essa conformação é bastante resistente e de peso relativamente leve são excelentes para longas distâncias 12 OBJETIVO Elaboração do projeto construção e prova de carga de uma ponte treliçada utilizando palitos de picolé e cola conforme especificado abaixo 1 A ponte deverá ter um vão mínimo a ser vencido de 90cm Tolerância de 1cm 2 Largura mínima de 11cm Tolerância de 1cm 3 Comprimento máximo de 100cm Tolerância de 1cm 4 Altura mínima de 20cm nenhuma seção da ponte deverá ter altura menor que a mínima 5 Altura máxima de 45cm tomada do ponto mais baixo até o ponto mais alto da ponte 6 A massa máxima permitida de cada ponte é de 1000g A construção da ponte deverá ser precedida da análise estrutural baseada em algumas tipologias de pontes do projeto detalhado da ponte escolhida juntamente com a estimativa da carga de ruptura e memorial de cálculo 13 MATERIAIS UTILIZADOS Para execução do projeto idealizado utilizouse os seguintes materiais 1 Palito de picolé 2 Cola branca para madeira 3 Lixa 4 Régua 5 Papel Ofício 2 MÉTODOS Antes da realização do processo de colagem precisouse fazer estudos e análises para se obter o projeto Através do software Ftool foi possível realizar simulações e cálculos de esforços nos membros e dessa forma determinar o melhor design da ponte Dentre as opções a treliça warren foi a que mais se destacou pois é a mais comum quando se necessita de uma estrutura simples e contínua focando em realizar uma ponte que atendesse o peso estimado Para a construção da ponte realizouse uma minuciosa seleção dos palitos pois eles não apresentavam uniformidade Palitos com medidas bem próximas e que visivelmente apresentavam alta resistência foram separados e utilizados para a execução do projeto Palitos com rachaduras quebrados ou com muitas deformações foram retirados do lote ver Figura 1 Figura 1 Seleção dos palitos Posteriormente criouse um gabarito na folha de ofício com as medidas na escala 11 ver Figura 2 possibilitando a colagem dos palitos de forma uniforme e alinhada Em seguida alinhouse os com o gabarito para dar início ao processo de colagem tipo de cola na Figura 3 Figura 2 Gabarito feito em folha de ofício Figura 3 Cola utilizada Realizouse então colagem dos palitos ver Figura 4 e Figura 5 e aguardamos a secagem realizando o mesmo procedimento no lado posterior da ponte removendo a cartolina e assim finalizando a primeira parte da ponte Após a construção das duas treliças realizouse o contraventamento isto é o travamento delas proporcionando um maior reforço proteção e estabilidade à estrutura Posteriormente construiuse o tabuleiro pavimento que suporta as cargas de circulação e as transmite aos apoios laterais Figura 4 Processo de colagem dos palitos Figura 5 Processo de colagem Após concluirmos a construção da ponte ver Figura 6 verificamos o alinhamento da mesma e posteriormente colocamos cola nas possíveis abertura nos nós e nas barras para que tivéssemos uma melhor fixação dos palitos e um reforço em torno dos palitos Figura 6 Resultado da ponte de palitos de picolé 3 PROJETO O projeto foi realizado com o auxílio do software Autodesk Revit conforme mostra a vista frontal ver Figura 7 e vista 3D ver Figura 8 do modelo da ponte escolhido Figura 7 Vista frontal da treliça Figura 8 Vista 3D Ponte de palito de picolé 4 DIMENSIONAMENTO DOS MEMBROS Para o dimensionamento dos membros tornou se necessário conhecer algumas características físicas e mecânicas do palito de sorvete Quanto as características físicas viramse se que eles apresentavam 115mm de comprimento 8mm de largura e 2mm de espessura com peso aproximado de 15 gramas ver Figura 10 Para conhecer as características mecânicas do material consultouse uma tabela de um trabalho feito no XVII Seminário Internacional de Educação no Mercosul em que a resistência média de ruptura do palito a tração 50MPa para um ganho na estabilidade e um melhor travamento da estrutura optouse por reforçar os membros utilizando em cada seção o número de 3 palitos E para compressão já que os membros com esforços de compressão estão sujeitos a flambagem foi necessário calcular a força crítica de cada conjunto para saber a resistência que ambos oferecem A Força crítica é calculada através da equação 𝑃𝑐 𝜋2𝐸 𝑙 𝑙² As dimensões do palito utilizadas pro experimento foram 105 mm de comprimento 2 mm de espessura 10 mm de largura o módulo de elasticidade da madeira é 7350 Mpa ver Figura 11 Sendo assim a resistência a compressão obtida nos conjuntos é a seguinte Força crítica para 3 palitos 𝑃𝑐 𝜋2 73506𝑥10180𝑥1012 01052 1184𝑁 Com base nas informações acima e com o auxílio do Excel foi elaborada uma tabela onde dimensionamos os valores prescrito no software Ftool nos dando assim a informação de quantos palitos usaríamos em cada barra COMPRIMENTO mm ESPESSURA mm LARGURA mm ÁREA mm² 115 2 84 168 RESISTÊNCIA A TRAÇÃO MPA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO N RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO N UNIÃO DE 3 PALITOS 50 4807 1184 Obs Os valores que estão em negativo são de compressão já os positivos são de tração NÚMERO DA BARRA ESFORÇO SOLICITADO QUANTIDADE NECESSÁRIA QUANTIDDE UTILIZADA 1 375 2 3 2 6293 2 3 3 10516 3 3 4 10516 3 3 5 6293 2 3 6 375 1 3 7 625 1 3 8 212 1 3 9 212 1 3 10 3519 1 3 11 3519 1 3 12 0 3 13 0 3 14 3519 1 3 15 3519 1 3 16 2120 1 3 17 2120 1 3 18 6250 2 3 19 2296 1 3 20 115 1 3 21 2667 1 3 22 115 1 3 23 2296 1 3 24 4284 1 3 25 4284 1 3 26 2833 1 3 27 2833 1 3 28 6482 2 3 29 6482 2 3 30 2833 1 3 31 2833 2 3 32 4284 1 3 33 4284 1 3 34 5452 1 3 35 9058 1 3 36 9058 1 3 37 5452 1 3 Para um ganho na estabilidade e um melhor travamento da estrutura optouse por reforçar os membros utilizando em cada seção o número de 3 palitos conforme mostrado na Figura 9 Figura 9 Detalhe 01 Ponte de Palitos de Picolé Para sabermos quais valores colocar na tabela usamos o aplicativo Ftool para demonstrar como ficaria a distribuição das forças nas barras acrescentando uma carga igual a 100 N no nós superior central ver Figura 13 de forma a obter uma melhor distribuição de como ficaria a ponte com a determinada carga que usaríamos na ruptura a carga foi aplicada no aplicativo com apenas metade da força total já que o aplicativo no mostra como seria a reação em apenas um lado da ponte Figura 10 Seção do Palito de Picolé Figura 11 Propriedades do Material Figura 12 Carregamento considerado em um lado da ponte Figura 13 Treliça com carregamento aplicado Figura 14 Esforços de carregamento na treliça 5 RUPTURA DA PONTE A ruptura da ponte está prevista para dia 06 de junho de 2022 na Faculdade Ages Ao final da execução da ponte verificouse que o peso da ponte era de 818 gramas com uma carga prevista para suportar 30KG sendo que ao exceder esse valor a ponte poderá apresentar deformações até que chegue à ruptura 6 CONCLUSÃO Projetar e construir um modelo de ponte utilizando palitos de picolé apesar de um processo aparentemente simples agrega muito conhecimento pois é necessário um estudo detalhado das propriedades do material no caso madeira e analisar as vantagens e desvantagens da geometria a ser empregada Esse mesmo estudo é feito no projeto de uma ponte real que além do que foi trabalhado exigem atenção para a deformação com a variação da temperatura a escolha do material a ser utilizar dadas suas propriedades e custos o tipo de ambiente e que aspectos relevantes são confrontados com questões econômicas ou seja é necessário construir uma ponte durável que atenda às necessidades da região e que custe o mínimo possível Ao lado disso dominar os conceitos vistos em aula para calcular com auxílio do software Ftool as reações nos apoios e as reações normais em cada membro Ademais com os ensinamentos foi possível dimensionar de forma segura cada uma das barras Por fim aprendeuse que a fase de execução é muito importante para que o projeto atinja os objetivos pretendidos 7 REFERÊNCIAS SOUZA Eduardo martiola Projeto e Execução Ponte de Palitos de Picolé UFTM Uberaba MG 2015 17p MENDES Dagma K Malheiros JUNIOR naoli B Martins RODRIGUES Luis K CUENCA Fernando R Analise Estrutural Experimental em pontes de palito de picolé XVIII Seminário Internacional de Educação MERCOSUL FTOOL Twodimensional Frame Analysis Tool UFRJ Rio de Janeiro Acesso em 062022