Projetando...

3ª Reunião - 22/10/2014, 11 às 12h, Biblioteca Área 1
Presentes: Clarissa, Jean, Leandro, Luan, Enete (virtual).

Período 21/10 a 27/10: desenvolvimento da etapa Projetar.

Projetando...

Realizamos adequação do desenho (Figura 1) da ponte e consolidamos todos os cálculos. A treliça plana da ponte irá possuir altura 0,5 m e um metro de comprimento. A mesma será formada por oito triângulos isósceles, que possuem ângulos de 22,5° e 78,75°. A união das duas estruturas, que forma a treliça, será realizada através de nove cabos.

Através dos cálculos, foi possível estimar o peso total da estrutura, sendo este correspondente a 600 g. Estimamos também uma barra central com 20 g. Não foi considerado o peso dos cabos de união das estruturas. Com certeza, estes dados serão considerados posteriormente.

Para garantir a resistência mínima que a ponte deve suportar que é de 10 kg, a ponte foi projetada para suportar 400 kg no total. Como a ponte terá dois vãos em paralelo com distância projetada, até o momento, de 12,5 cm, a simulação foi efetuada com 200 kg para cada lado. O motivo para fazer o cálculo com o peso elevado é para garantir a resistência da ponte com 10 kg, já que nas partes que ocorrem compressão, o macarrão apresenta comportamento inesperado, podendo flexionar e comprometer toda a estrutura, devendo usar um fator de segurança elevado. Nas partes que ocorrem tração, o fator de segurança é reduzido, pois apresenta-se o comportamento esperado.

Definidas as ações a serem conduzidas até a próxima reunião: 

• Desenho da treliça (papel A0): Luan

• Desenho da treliça (software): Leandro 

• Cálculos em geral: Jean e Clarissa

• Dados dos cálculos (planilha excel): Clarissa

• Barra de ferro: Jean

• Compra dos materiais para a construção do protótipo: Enete

Analisando...

Reunião dia 15/10/2014.
Presentes: Clarissa, Jean, Leandro, Enete e Luan.

Período 15/10 a 20/10: desenvolvimento da etapa Analisar.

Começando a caminhada...

Com base em pesquisas realizadas e aprovadas pelo grupo, as principais definições foram:

Estilo da ponte

Definimos como objetivo fabricar uma ponte com boa resistência, que superasse o requisito mínimo de carga. A ponte denominada de “ponte de viga Pratt com banzo superior curvo modificado”, visualizada na Figura 1, foi a de melhor desempenho nos trabalhos preliminarmente avaliados, notadamente o protótipo desenvolvido por Biassi, Denis et al. (2012). Segundo esses autores, a escolha do tipo de ponte a ser confeccionada deve ser tal que minimize o efeito de flambagem do espaguete, o que pode ser alcançado garantindo que as barras submetidas à compressão tenham o menor comprimento possível. A opção foi este tipo de ponte, disponível no software Ftool, uma vez que nela as barras circunferenciais (de compressão) possuem um comprimento substancialmente menor do que o das barras radiais (em tração). A Pet Engenharia desenvolveu um projeto, utilizando o mesmo estilo de ponte, com 290 g e suportou mais do que 10 kg.

Materiais

Como material estrutural, optamos pelo espaguete Barilla n°7 de origem ilaliana (Figura 2), cola araldite e durepox. Todos eles citados nos trabalhos selecionados como nossos referenciais.

Softwares

FTool, que permite analisar estruturas de barras, fornecendo os resultados reações, diagramas de esforços e deslocamentos. 
MDSolids, programa com diversos módulos, permitindo analisar treliças e desenhá-las.

Analisando...

Realização de cálculos em estruturas simples, com os parâmetros limitantes do protótipo, para entendimento do projeto, obtenção de formulário padrão e estimativa da massa de macarrão. Os resultados foram ajustados e validados pelos componentes da equipe. 

A partir da estrutura da treliça e cálculos realizados, foram testadas as condições no Ftool, objetivando o domínio da ferramenta. As etapas iniciais de esboço e inclusão de dados foram vencidas, mas foi observado a necessidade de parâmetros mais específicos do material (E, ɤ, α), para prosseguir com as simulações. 

Para compreender o processo de obtenção da carga de ruptura do macarrão, bem como verificar o comportamento do macarrão selecionado para o protótipo (espaguete Barilla no.7), foi planejado um ensaio prático, conforme pode ser visto no vídeo, a seguir.

Ensaio de tração do macarrão - Area1

Os ensaios foram realizados pelo componente da equipe Leandro Castro (Figura 2).

Figura 2 - Leandro ao lado de sua máquina LECSA.

A carga média de ruptura por tração obtida foi de 38 N, próximo do valor indicado pelo Prof. Targino. Entretanto, esperávamos um valor maior para esse macarrão, uma vez que ensaios realizados por outros construtores apontaram valores da ordem de 42 N.

Após essa etapa, os esforços foram analisados aos cálculos efetivos para a estrutura planejada (viga Pratt com banzo superior curvo). Os cálculos foram validados para uma treliça contendo 10 triângulos isósceles, com um metro de comprimento, 50 cm de altura, com ângulos de 20° e 80°.

Iniciando...

PROTÓTIPO DE PONTE DE MACARRÃO: PROJETO E FABRICAÇÃO

Este memorial apresenta a experiência dos alunos dos Cursos de Engenharia da Faculdade Área I, da Disciplina Resistência dos Materiais, sob a orientação do Prof. Targino Amorim Neto, do período 2014.2, envolvendo o projeto e a fabricação de um protótipo de um vão de ponte de macarrão, como atividade prática da disciplina.  

A equipe formada é constituída pelos estudantes:

• Clarissa Andrade (Engenharia de Produção)
• Enete Souza de Medeiros (Engenharia Ambiental)
• Bruno Monteiro (entrou posteriormente) (Engenharia Ambiental)
• Jean Cerqueira (Engenharia Civil)
• Leandro Castro (Engenharia de Automação)
• Luan Carlos (Engenharia Civil)

Introdução

Atividades envolvendo fabricação de protótipos de ponte de marcarrão têm sido muito utilizadas em competições e como trabalhos experimentais em cursos de Engenharia, em várias instituições de ensino em diversos lugares do mundo. A Okanagan University College, do Canadá, foi uma das primeiras instituições organizadoras de competições de pontes de espaguete, no início da década de 80 e mantém até hoje uma competição anual entre seus alunos.

Objetivo Geral

Fabricação de uma ponte treliçada de macarrão, conforme as especificações detalhadas em regulamento.

Objetivos Específicos

• Socializar: Atuar de forma sinérgica em grupos de trabalho, sabendo gerenciar equipes e solucionar conflitos.
• Conhecer a importância da inter-relação das competências que estão sendo adquiridas no percurso formativo, sua utilização e importância para a aquisição de novas competências.
• Analisar: consiste de pesquisa sobre o tema, aprofundamento da base teórica, definição do tipo ponte, cálculos preliminares, simulação, desenvolvimento da tecnologia de fabricação, definição de materiais, ferramentas, ações e cronograma. 
• Projetar: envolve o estabelecimento de valores para as variáveis de projeto e simulação numérica, estabelecimento dos parâmetros dimensionais do projeto final da ponte e esboço.
•   Fabricar: preparação de gabaritos, preparação das estruturas e montagem da ponte conforme projeto.
• Ensaiar: submissão do protótipo, em sala de aula, às provas de adequação dimensional, prova de eficiência estrutural e prova de capacidade portante.
• Relatar os resultados: consiste na documentação (texto, cálculos e imagens), de todas as fases do projeto e divulgação em blog.

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Requisitos do Projeto

As condicionantes do projeto incluem: estrutura treliçada e tridimensional, fabricado em macarrão cilíndrico, com 1 metro de comprimento, largura entre 5-20 cm, altura máxima de 1 metro, massa total de 1 kg, treliças revestidas em material polimérico, junções em cola ou outro polímero, suporte central em metal. A força de ruptura de um fio de macarrão possui valor médio de 37,42 N, conforme ensaio de laboratório realizado pelo Prof. Targino. O estilo construtivo, o real dimensionamento e demais recursos empregados, dentro das limitações impostas pelo regulamento, são livres, fazendo com que os alunos utilizem seus conhecimentos e imaginação criativa.

NOTAS DE 1ª REUNIÃO

1ª Reunião - 08/10/2014, de 11 às 12h, na Biblioteca Área 1

Presentes na reunião: Clarissa, Enete, Jean e Luan (Leandro estava ausente, mas manteve contato através de e-mails).

Foram analisados os principais pontos da demanda acadêmica para efeito do projeto.
Niveladas as pesquisas preliminares realizadas pelos componentes da equipe (textos, videos, ferramenta de cálculo).

1.   Principais Definições

• Ficou definido que as reuniões do grupo serão toda 4ª feira após as aulas, na biblioteca.
• Luan será o responsável pela criação e manutenção do Blog.
• Nome fictício de nossa empresa: Spoleto Engenharia.
• Definido o formato da ponte (conforme trabalho de referência Oficinas de Pontes), massa total de 900 g e altura de 50 cm, para as simulações iniciais.

2.   Plano de Ação

Ações	Principal responsável
Pesquisa sobre o assunto (trabalhos sobre o tema, ensaios, etc.).	Todos
Baixar o Ftool e ambientação com a ferramenta	Todos
Verificar possíbilidade de realizar o teste de tração em macarrão	Luan (na Área1) e Enete (na UFBA)
Esboço da ponte no Ftool	Jean
Cálculos preliminares	Clarissa e Jean
Pesquisar a melhor marca de macarrão	Enete e outros
Pesquisar o tipo de cola a ser utilizada	Todos
Pesquisar o tipo de suporte a ser utilizado	Todos
Local para realização dos trabalhos na Área 1	Clarissa e Enete

Apresentação:

Acaba de nascer  a empresa dos graduandos Engenharia: a SPOLETO ENGENHARIA

Figura 1 - Logo da empresa

Temos nossa conduta voltada para fazer protótipos de estruturas usando como matéria principal o macarrão de formato cilíndrico.

O nosso primeiro passo será criar um protótipo de uma ponte com 1 m de comprimento e no máximo 1 m de altura, e entre 5 a 20 cm de largura. Esse protótipo deve ter o peso bruto máximo de 1 kg.

Figura 2 - A primeira reunião.

Figura 3 - Da esquerda para direita: Luan, Jean, Enete e Clarissa.