Os Fundamentos de Mecânica das Estruturas

RELATÓRIO FINAL DO PROJETO

ESFORÇOS SOLICITANTES EM UM VARAL DE CHÃO

 PEF 3208 – Fundamentos de Mecânica das Estruturas

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Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

   

Equipe:   Marco Antônio Formoso Camargo             10439867

  Luisa Helena dos Santos Yoshida             10263823

                   Aleksander Szewierenko Neto                   10774587

   

Professor: Rodrigo Provasi

                                           

SÃO PAULO

2019

1.Introdução

Dentro da disciplina de Fundamentos da Mecânica das Estruturas, nos foi proposto um projeto um projeto extraclasse semestral, que tem como objetivo definir e avaliar esforços solicitantes em uma estrutura de nossa escolha.

        Assim, o grupo decidiu pensar em estruturas cuja análise se mostraria esclarecedora e participante do nosso cotidiano. Ao nos remetermos ao estilo de vida que a população em geral possui na atualidade, encontramos um perfil que tende a morar em locais cada vez menores, trazendo mais praticidade para o dia a dia. Por conseguinte, os elementos de uma casa estão também se submetendo ao processo de adaptação à uma vida mais compacta.

        Por isso, foi escolhido o Varal de Chão, que se enquadra no perfil de um objeto retrátil e que não ocupa demasiado espaço. Seu esquema estrutural e simulações mecânicas se encontram dentro do conteúdo do relatório.

O Varal de Chão

        O objeto escolhido pelo grupo é composto por tubos de aço, tanto na estrutura de sustentação quanto nas varetas onde se apoia as roupas, e acabamento em pintura epóxi. Por serem tubos, possuem um espaço oco por dentro, por isso foi pensado como modelo tubos de 0,5 cm = 5 mm de raio externo e 0,4 cm = 4 mm de raio interno (de forma a aproximar os cálculos de massa/peso). *Estimações disponíveis nos cálculos no relatório.

        Existem dois tipos de modelos distintos no mercado: com abas ou sem abas. Essas abas permitem maior área para se estender roupas. Sendo assim, esses varais são capazes de suportar uma carga de até 16 Kg, variando de acordo com seu tamanho com ou sem suas abas. Em nosso projeto, decidimos por um varal sem abas, apenas uma sessão de linhas para pendurar as roupas.

        Esse utensílio se encaixa no padrão do projeto extraclasse, uma vez que seu objetivo é estar em equilíbrio estático. Portanto, ele deve suportar o peso de todas as roupas sem que nenhuma peça encoste no chão.

        Foto exemplo do varal de chão escolhido:

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        Imagem disponível em: https://www.lojamor.com.br/varal-de-chao-slim-aluminio-6045/p Acesso 29/05/2019

2. Etapas do Projeto

        O projeto, além de contar com cálculos de reações e forças/momento em cortes, foi dividido em 2 etapas de simulação:

1. Em primeiro momento, com o varal estendido sem esforços extras sobre ele (apenas os pesos do tubo).
2. Análise do varal estendido e seus esforços solicitantes,contudo dessa vez com uma força distribuída sobre ele, como na imagem abaixo:

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        Imagem disponível em: https://www.lojamor.com.br/varal-de-chao-slim-aluminio-6045/p Acesso em: 29/05/19

3. Cronograma

Atividades	Semana 1 (28/04 a 04/05)	Semana 2 (05/05 a 11/05)	Semana 3 (12/05 a 18/05)	Semana 4 (19/05 a 25/05)	Semana 5 (26/05 a 31/05)
Simplificação de cálculos
Estudo do Ftool
Produção dos diagramas
Produção da apresentação
Finalização e apresentação

4. Cálculos Preliminares e Diagramas

Primeiramente, analisamos a estrutura como um todo para definirmos as forças que são aplicadas ao varal, quando este está estendido. Posteriormente, analisamos as forças aplicadas à cada haste do varal, para que fosse possível encontrarmos o valor da força Peso e as reações nos apoios (pés) da estrutura.

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        Reações na estrutura inteira                            Reações em cada haste da estrutura

• Cálculo Preliminares

        Para que pudéssemos encontrar as forças aplicadas ao longo da estrutura, o diagrama do varal foi simplificado para um DCL 2D, composto por duas barras de sustentação, e uma barra de suporte de cargas (os varais). As barras de sustentação são ligadas por uma articulação, a qual possui certo nível de atrito interno que a torna próxima a um engastamento entre as barras, em condições ideais. Assim, essas configurações simplificam os cálculos e tornam possível sua análise no FTOOL.