Pontede Macarrão

1.0 Introdução

2.0 Objetivos

3.0 Projeto

O projeto da ponte de macarrão se iniciou com um estudo das possíveis possibilidades de formatos, analisando dados das pontes que foram ensaiadas na UFRGS que foram encontrados no site da competição, dados encontrados sobre as pontes que competiram nas competições anteriores de espaguete que ocorreram no Campus da UFMT de Rondonópolis, dados sobre o macarrão e o Regulamento.

3.1 Critérios de definição

A partir de diversas idéias citadas pelos membros do grupo, iniciou-se o trabalho de eliminação de idéias baseadas nas restrições a seguir:

3.1.1 Regulamento

1. A ponte deverá ser indivisível, de tal forma que partes móveis ou encaixáveis não serão admitidas.

2. A ponte deverá ser construída utilizando apenas massa do tipo espaguete número 7 da marca Barilla e colas epoxi do tipo massa (exemplos de marcas: Durepoxi, Polyepox, Poxibonder, etc.) e do tipo resina (exemplos de marcas: Araldite, Poxipol, Colamix, etc.). Será admitida também a utilização de cola quente em pistola e superbonder apenas para a união das barras nos nós.

Figura 1 - Massa Espaguete

Figura 2 - Colas Epoxi tipo massa

Figura 3 - Colas Epóxi tipo resina

Figura 4 - Cola Quente em pistola

3. O peso da ponte (considerando a massa espaguete e as colas utilizadas) deverá ser inferior a 750 g, sendo permitida uma tolerância adicional de 10 g.

4. No limite de peso prescrito (750 g), não serão considerados o peso do mecanismo de apoio fixado nas extremidades da ponte (descrito a seguir, no item 7), nem o peso da barra de aço para fixação da carga (descrito a seguir, no item 10), que serão estimados em 150 g.

5. A ponte só poderá receber revestimento ou pintura com as colas permitidas.

6. A ponte deverá ser capaz de vencer um vão livre de 1 m, estando apoiada livremente nas suas extremidades, de tal forma que a fixação das extremidades não será admitida.

Figura 4 – Dimensões da ponte de espaguete

7. Na parte inferior de cada extremidade da ponte deverá ser fixado um tubo de PVC para água fria de 1/2" de diâmetro e 20 cm de comprimento (que não pode ser alterado) para facilitar o apoio destas extremidades sobre as faces superiores (planas e horizontais) de dois blocos colocados no mesmo nível.

Figura 6 - Tubo de PVC para água fria de 1/2" de diâmetro

8. Cada extremidade da ponte poderá prolongar-se até 5,0 cm de comprimento além da face vertical de cada bloco de apoio. Não será admitida a utilização das faces verticais dos blocos de apoio como pontos de apoio da ponte.

Figura 7 – Modo de apoio da ponte

9. A altura máxima da ponte, medida verticalmente desde seu ponto mais baixo até o seu ponto mais alto, não deverá ultrapassar 50 cm

10. A ponte deverá ter uma largura mínima de 5 cm e máxima de 20 cm, ao longo de todo seu comprimento.

11. Para que possa ser realizado o teste de carga da ponte, ela deverá ter fixada na região correspondente ao centro do vão livre, no sentido transversal ao seu comprimento e no mesmo nível das extremidades apoiadas, uma barra de aço de construção de 8 mm de diâmetro e de comprimento igual à largura da ponte. A carga aplicada será transmitida à ponte através desta barra.

Figura 8 - Barra de aço de construção de 8 mm de diâmetro

12. O tubo de PVC e a barra de aço utilizada são fornecidos pela comissão organizadora na ocasião da inscrição das equipes para que haja um melhor controle de dados para a competição.

3.1.2 Dados gerais do material

• Número médio de fios de espaguete em cada pacote: 500

• Diâmetro médio: 1,8 mm

• Raio médio: 0,9 mm

• Área da seção transversal: 2,545 x 10-2 cm2

• Momento de inércia da seção: 5,153 x 10-5 cm4

• Comprimento médio de cada fio: 25,4 cm

• Peso médio de cada fio inteiro: 1 g

• Peso linear: 3,937 x 10-2 g/cm

• Módulo de Elasticidade Longitudinal: 36000 kgf/cm2

3.1.3 Discussões

Após avaliados os critérios acima, pudemos definir o formato de nossa ponte como sendo viga Warren com tabuleiro inferior, pois uma das maiores dificuldades observadas pelos componentes do grupo ao assistirem competições anteriores se dá pelo dificuldade de materializar com um nível de fidelidade admissível o projeto elaborado.

Essa dificuldade ocorre devido a projetos com formatos complexos (arcos, barras treliçadas), e a projetos que visam otimizar ao máximo o formato sem considerar como será construindo um gabarito para que o projeto seja executado com fidelidade.

3.2 Esboço Final

Terminadas todas as considerações, foi elaborado um esboço da ponte no programa SolidWorks para dimensionamento conforme definido previamente resultando na figura abaixo.

Figura 9 – esboço da ponte no SolidWorks

3.3 Simulação

Para simulação foi utilizado o programa Analysis, onde por meio de coordenadas são criados os nós da ponte, que em seguida são dadas as diretrizes de ligação entre os pontos, criando assim os membros (barras da treliça).

Após isso são definidas as reações (no nosso caso, o local referente ao canos PVC e o local de aplicação da força