MECÂNICA DOS SOLIDOS DESAFIO DAS PONTES

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ENGENHARIA MECATRÔNICA

MECÂNICA DOS SÓLIDOS

JONAS SOTO SILVA NOGUEIRA, JAMESON COSTA DOS SANTOS, ARTHUR KAZUO DE JESUS IKUTA, JUAN ROMEU MESSIAS, GABRIEL ANDRADE SILVA

DESAFIO DAS PONTES

Feira de Santana / Bahia

2020

JONAS SOTO SILVA NOGUEIRA, JAMESON COSTA DOS SANTOS, ARTHUR KAZUO DE JESUS IKUTA, JUAN ROMEU MESSIAS, GABRIEL ANDRADE SILVA

DESAFIO DAS PONTES

Relatório referente a prática do desafio das pontes onde será realizado um projeto de um protótipo de uma estrutura, formada por treliças planas e/ou espaciais, confeccionada com palitos de picolé ligados com cola branca, que deverá resistir a uma determinada carga crescente para análise estrutural.

Orientador: Prof. Rayston Oliveira

Feira de Santana / Bahia

2020

Sumário

1.INTRODUÇÃO        4

2. OBJETIVOS        6

3. METODOLOGIA        7

4.RESULTADOS E DISCUSSÃO        8

4.1 Cálculo das reações normais nas treliças        10

4.2 Tabela – forças normais        10

4.3 Cálculo da resistência à compressão:        12

4.4 Cálculo da tensão normal e coeficiente de segurança:        13

5.CONCLUSÃO        14

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        15

1.INTRODUÇÃO

As pontes são construções que nos possibilitam ligar dois pontos separados sobre tipos de obstáculos, onde se exigiria uma grande dificuldade para atravessar com rotas intermediárias. Elas existem desde o princípio da humanidade, civilizações antigas as construíam no meio da floresta para atravessar rios ou penhascos. Ao longo do tempo, as primeiras pontes foram feitas com amarras e madeiras, assim, evoluindo em todo o mundo para estruturas de ferro e o concreto de atualmente.

 Apresentam tamanhos consideráveis e vão das menores até as maiores, sofrem grande influência do meio ambiente, visto que, ficam expostas ao calor, vento e vibrações características dos materiais, sendo necessário assim um forte e avançado estudo de engenharia para elaboração do projeto. Devem resistir a dilatações causadas pelo aumento de temperatura, do meio inconstante que estão localizadas, torções, flexões e vibrações, além de problemas como durabilidade e o desgaste natural de seus materiais ao passar dos anos.

A estrutura da ponte é indispensável, existem vários tipos de estruturas para ponte, como os Arcos que possuem apoios ao longo de sua extensão, com cabos, contudo, as treliças estão sempre presentes nas pontes. Treliças são estruturas formadas por barras, ligadas umas às outras por nós, cujo objetivo é distribuir a carga aplicada sobre a estrutura. Utilizando estruturas poligonais, é preferível o triângulo, pois um esforço aplicado a um dos nós se propaga pelas barras desse polígono de forma que é atingido o equilíbrio dos nós.

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colocar legenda com referencia

Existem três tipos de treliças: a Hipo, Iso ou Hiperestáticas. A Hipo não estão em equilíbrio por esse motivo não são atrativas, as Isoestáticas são calculadas simplificadamente e as hiperestáticas são interessantes por apresentarem maior segurança. A união entre as treliças é importante, pois mantém a ponte estável.

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2. OBJETIVOS

        O objetivo desse projeto foi planejar e construir, com palitos de sorvete e cola, uma ponte capaz de suportar uma carga referente a 70x o seu peso, superando um vão de um metro, sendo resistente e estando dentro dos padrões exigidos pelo professor. Mas, o principal objetivo do trabalho é motivar o desenvolvimento de habilidades que nos permitam aplicar conhecimentos básicos da mecânica dos sólidos, para resolver problemas da Engenharia, como projetar sistemas estruturais simples, além de fortificar o trabalho em grupo para executar projetos.

3. METODOLOGIA

        Devido a pandemia que o mundo enfrenta contra o novo corona vírus, para a construção da ponte, utilizamos um programa indicado pelo professor, chamado Ftool esse software fornece todas as forças normais a que as barras são submetidas, seguindo a convenção de sinais padrão, em que tração é positiva e compressão é negativa, para que pudéssemos ter uma noção de como nosso projeto ficaria após está pronto. em média utilizaríamos (500) palitos de madeira e cola de madeira, além de pregadores para auxiliar na fixação dos palitos durante a secagem.

Foi então definida a estrutura da ponte, baseando-se em construções localizadas na internet do mesmo projeto, projetos de pontes reais e testes de como seria possível colar os palitos de eficaz.

 Assim, foi definido que as treliças deveriam ser em forma de (V), proporcionando uma estrutura hiperestática mais resistente e que a parte de cima da união da ponte deveria ser com triângulos simples enquanto a inferior seria reforçada com palitos perpendiculares à treliça.

Esse reforço na parte inferior se deve ao fato dos palitos nessa área sofrerem compressão, sendo que a sua resistência à compressão é muito menor que à tração, que ocorre na região superior, como pode ser constatado pelos dados fornecidos na internet

Resistência à tração do palito: 90kgf ou 882,9N.

-Resistência à compressão de um palito: 4,9kgf ou 48,07N.

Vale destacar que a montagem da treliça em (V) foi feita construindo duas treliças e colando as defasadas.

4.RESULTADOS E DISCUSSÃO

Observando a estrutura montada, podemos analisar o tipo de treliça obtida pelo número de barras, nós  e a limitação que os apoios apresentam :

Nós = 20, Barras = 37, R. Apoio = 3.

Aplicando a equação 2n = b + v,  n = nós, b = barras e v = reações dos apoios,

tem-se:

2X20=37+3=>40<40

Assim, temos uma estrutura hiperestática, garantindo que há redundância e mais segurança, pois se uma barra falhar outra pode compensar. –