Vídeo:

O vídeo, a seguir, demonstra todo o processo para a confecção do protótipo da ponte de macarrão.

https://www.youtube.com/watch?v=4BbklTH59ho

Finalizando...

7ª Reunião: 12/11/2014, 12h00 às 18h00, Sala 214 SS - Área 1
Presentes: Bruno, Clarissa, Enete, Jean, Leandro e Luan.

Nessa reunião iniciamos em um novo local, depois de semanas tentando conseguir, com o grupo de operações da faculdade, um laboratório para que pudêssemos construir nossa ponte. Após conversa com o coordenador Roberto Matos, conseguimos reservar uma sala e então saímos da biblioteca, local inconveniente para esse tipo de trabalho.

Entretanto, começamos o dia com uma noticia preocupante: após a colagem, a pesagem de todos os membros foi 878 g. Considerando que estimamos 690 g para os membros, foram acrescidos 188 g de cola (araldite e cola quente). A solução encontrada foi lixar todos os membros para conseguir redução do peso, pois ainda haveria uso da durepox para a montagem da ponte. Todo esse processo gerou atrasos, sendo uma tarde inteira para conseguir ajustar o peso. As Figuras 1, 2, 3 e 4 evidenciam esse momento.

Figura 1 - Clarissa lixando....

Figura 2 - Enete lixando....

Figura 3 - Bruno lixando...

Figura 4 - Jean lixando...

Figura 5 - Leandro desbastando com um estilete....

Após o processo de lixamento, colamos um membro de tração com durepox, para nos certificar da fixação, após a cura da cola. Deixamos a peça no Laboratório de Biologia, para avaliarmos no próximo encontro.

8ª Reunião 14/11/2014, 13h00 às 16h00, Sala 214 SS - Área 1

Presentes: Bruno, Clarissa, Jean, Leandro e Luan.

Iniciamos os trabalhos verificando o membro de tração deixado para secagem, após aplicação do durepox. Realizamos a inspeção e concluímos que a colagem foi bem sucedida. O durepox funcionou perfeitamente, mas nosso desafio seria conseguir unir e manter o membros de tração retos, uma vez que eles medem 50 cm e os fios de macarrão possuem em média 25 cm. Os seja, precisamos emendar dois membros para formar cada barra de tração.

Como houve a necessidade de lixar todos os membros, alguns ficaram comprometidos ou quebrados. Sendo assim, Luan ficou com a incubência de fabricar novas peças para substituir as que estavam danificadas, evitando ao máximo o excesso de cola, pois estávamos no limite permitido de 1000 g, embora com uma tolerância máxima de 50 g.

Considerando essa limitação, passamos a discutir sobre a largura do vão e definimos 10 cm. Uma largura menor entre os arcos tem como vantagem a utilização de uma barra de menor comprimento e, consequentemente, maior dificuldade para sofrer flexão. A desvantagem seria maior facilidade da ponte tombar.

Leandro comprometeu-se a preparar essa barra de 10 cm, de um material denominado "metalon" (tubo de aço carbono), que suportasse, pelo menos, 100 kg. Uma barra para suportar os 400 kg projetados seria mais robusta e, muito provavelmente, mais pesada.

9ª Reunião 16/11/2014, 14h30 às 21h30, na casa de Enete

Presentes: Bruno, Enete, Jean, Leandro e Luan.

Quase todos os membros estavam colados, alguns ainda tinham que ser finalizados, mas não impedia continuarmos o processo final: montar a ponte! Esse foi um dos momentos mais complicados, devido a necessidade de manter as peças nos comprimentos e ângulos projetados, garantindo também uma colagem eficaz. A planta baixa da ponte, utilizada como gabarito, foi fundamental nessa etapa!

Leandro utilizou uma barra de "metalon" medindo 19 cm para fazer um teste de desempenho, aplicando sobre ela um peso de 120 kg. Resultado: a barra com 19 cm não se abalou! Então, ela foi recortada para 10 cm como definido em nosso projeto.

A Figura 6, que se segue, ilustra os momentos iniciais da montagem da ponte.

Figura 6 - Iniciando a junção da emendas da ponte.

Com o gabarito impresso em escala real, sobre a mesa, montamos o primeiro arco da ponte (Figura 7). Foi preciso muito cuidado na quantidade de durepox a ser aplicada, pois nossa margem de peso estava mito estreita,

Figura 7 - Bruno e Leandro terminando o primeiro arco da ponte.

No início do processo, a montagem foi lenta, pois essa era a primeira vez que estávamos fabricando uma ponte de macarrão. Mas a medida em que ela era montada e colada, mais rápido foi o processo (Figura 8). De forma que a fabricação do segundo arco foi muito mais rápida. 

Figura 8 - Luan e Jean dão auxílio a Leandro na conclusão do segundo arco.

Na Figura 9, observa-se a utilização de um espelho como recurso, para verificar a uniformização da colagem com durepox ao redor das peças.

Figura 9 - Espelho sendo usado no controle do processo de colagem

Em um dos lados da ponte foi colada a barra metálica, que ficou engastada no centro, juntamente com os membros de ligação de força nula (Figura 10).

Figura 10 - Concluindo o primeiro arco com a barra de metalon engastada.

Para prevenir possíveis falhas na distribuição do peso, pois a ponte pode movimentar-se em direção ao centro, fabricamos membros de 10 cm, contendo 5 fios de macarrão, para fazer o amarramento entre os dois arcos,

Após o endurecimento da cola durepox, a ponte pesou 1060 g. Preocupação geral da equipe, pois o limite era de 50 g de erro. Então começamos a lixar as rebarbas e as zonas em que a cola estava em excesso. Assim, conseguimos garantir o peso de 1032 g. Enfim, estava finalizada a construção do nosso protótipo da ponte como pode ser observado na Figura 11.

Figura 11 - Protótipo do vão da ponte concluído

Concluída a etapa “fabricar” a equipe segue confiante no bom desempenho do protótipo, para a última etapa do processo, “ensaiar”, que consiste das provas de adequação dimensional, eficiência estrutural e capacidade portante.

Moldando...

5ª Reunião - 05/11/2014, 11 às 14h30, Biblioteca Área 1

Presentes: Bruno, Clarissa, Enete, Jean, Leandro e Luan.

Essa reunião teve como novidade a inclusão de novo integrante na equipe, Bruno Monteiro, estudante de Engenharia Ambiental. Como as demais equipes estavam completas, acolhemos o colega Bruno, que imediatamente começou a interagir com o grupo, para atualizar-se sobre o andamento dos trabalhos. 

Como redigido anteriormente, a ponte foi projetada para suportar 400 kg no suporte central, sendo assim, os fios de macarrão necessários para confecção de cada membro foram dimensionados para suportar esse esforço. Na Figura 1, observa-se a numeração de cada membro da ponte.

Figura 1- Vista lateral da ponte treliçada

Para determinar a quantidade de fios de macarrão de cada membro, foi utilizado o valor médio da força de ruptura de um fio de macarrão de 37,42 N, fornecido pelo Prof. Targino, fruto de ensaio envolvendo oito marcas existentes em supermercados de nossa capital.

No Quadro 1, apresentamos os resultados dos cálculos do projeto. Vale ressaltar que os resultados refere-se a apenas um arco da ponte, mas que são aplicáveis ao outro arco.

Quadro 1 - Cálculos do vão da ponte.

Membros	Tipo da força	Força Calculada (N)	Quantidade de fios de macarrão (aproximado)	Comprimento (cm)
01, 02	Tração	195,133	6	50,00
03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10	Compressão	1.000	27	19,13
11, 12, 13, 14, 15, 16, 17	Tração	390,266	11	50,00

Levando em consideração esses cálculos, serão necessários 432 fios de macarrão para confeccionar os membros de compressão e 356 fios para os membros de tração, totalizando 788 fios.

Considerando 0,04 g para cada cm do macarrão, o projeto demanda cerca de 690 gramas deste material, restando 310 g para a cola e a barra central. Os membros que ligarão um vão da ponte ao outro, não foram contabilizados, ficando o dimensionamento para o ajuste final, uma vez que eles representam força nula. 

Iniciamos nessa reunião o processo de colagem dos fios. Mas ocorreu um problema neste processo: a cola Epóxi Araldite® de secagem rápida (10 minutos) endurecia rapidamente, em menos de um minuto, impossibilitando a continuação  do processo de colagem dos fios de macarrão. Como os fios são frágeis e a colagem tendo que ser feita com rapidez, ponderamos que, muito provavelmente, os fios seriam danificados. Constrangimento e atraso na confecção da ponte!  

A colagem foi postergada, já que neste momento nada poderia ser feito, a não ser buscar alternativa viável. Seguimos então, finalizando a separação e redimensionamento dos fios de macarrão para o tamanho definido no projeto (25 e 20 cm). Depois de separados, reunimos a quantidade de fios calculada para cada membro (conforme especificado no Quadro 1, a seguir) e aplicamos cola quente nas extremidades (pré-fixação), para manter os fios unidos visando facilitar a aplicação da cola Araldite. Essa etapa foi finalizada posteriormente por Clarissa.

Nesse mesmo dia, algumas horas após a reunião, Clarissa pesquisando alternativa para a cola, descobriu a Araldite® 24 horas. Toda a equipe foi comunicada e dado o sinal verde para a compra dessa cola.

6ª Reunião -  08/11/2014, 14h30 às 20h00, Casa de Enete

Presentes: Bruno, Clarissa, Enete e Luan.

Enete ficou com a missão de adquirir a cola Araldite® 24 horas (Figura 2), mas não a encontrava nas lojas de materiais de construção próximas de sua residência. Inclusive foi informada que essa cola não estava mais sendo fabricada. Ela fez contato fabricante da cola, para certificar-se da informação e ficou sabendo em que loja poderia encontrar. Dirigiu-se para lá e adquiriu a última embalagem existente de 1 kg no estabelecimento. Enfim, garantido um dos principais insumos do produto final! 

Figura 2 - Cola Epóxi Araldite® 24 horas

Nesse dia 08/11, passamos uma tarde inteira colando os fios (Figuras 3 e 4). Enquanto isso, Luan digitava os cálculos para uso no relatório e apresentação do trabalho (Figura 5).

Figura 3 - Bruno, Clarissa e Enete colando os fios de macarrão

Figura 4 - Membros da ponte em processo de secagem

Figura 4 - Luan digitando os cálculos

Construindo...

4ª Reunião - 29/10/2014, 11 às 15h, Biblioteca Área 1

Presentes: Clarissa, Enete, Jean, Leandro, Luan

Período 27/10 a 03/11: desenvolvimento das etapas Projetar e Fabricar.

Projetando...

Desenvolvido o esboço do protótipo no Ftool, para simulação da carga a ser aplicada à ponte, obtenção dos esforços nas barras e validação dos nossos cálculos. Entretanto, essa tarefa se constituiu num grande desafio para o grupo, devido à precisão requerida para desenhar a estrutura com todas as dimensões previstas no projeto, sobretudo os ângulos entre as hastes e as barras.

Graças ao conhecimento sobre coordenadas polares, adquirido na disciplina de Geometria Analítica, conseguimos vencer essa dificuldade e efetivamente desenhar a estrutura no Ftool. Também foi motivo de muita alegria verificar que todos os cálculos teóricos (segundo o método dos nós) efetuados no projeto foram muito similares aos apresentados pelo software. Os dados comparativos seguem apresentados na Tabela 1. Assim, finalizamos essa etapa do trabalho e seguimos para a etapa “fabricar”. A sessão de fotos, a seguir (Figura 1, 2, 3 e 4), evidencia esse momento.

 

Figura 1 - Clarissa analisando os cálculos.

Figura 2 - Luan, com muito esforço, descobrindo como obter os ângulos no Ftool e simula as forças na ponte.

 

Figura 3 - Enete conferindo se os cálculos correspondiam com o Ftool.

 

Figura 4 - Luan e Clarissa comemorando o sucesso da simulação no Ftool.

Figura 5 - Animação da força aplicada no Ftool 

Nas Figuras 6, 7 e 8, que se seguem, são apresentadas as telas do Ftool, que evidenciam o desenho, cálculos e esforços na ponte. A Figura 9 mostra o desenho do protótipo em três dimensões.

Figura 6 - Desenho da ponte.

Figura 7 - As forças na ponte.

Figura 8 - Os esforços na ponte

Figura 9 - O protótipo em 3D no AutoCAD 2014. 

Fabricando...

Enfim, começamos a confeccionar a nossa ponte... A primeira tarefa consistiu em selecionar os fios de macarrão necessários para a montagem das hastes de 50 cm. Foi preciso realizar uma triagem dos fios com tamanho entre 25,5 e 26 cm, haja vista a diferença de tamanho entre eles. Estimamos essa folga para o encaixe entre as hastes e as emendas com as barras de compressão. Todavia, um ajuste final na montagem, deverá ser necessário. Após isso, cortamos as barras de compressão (20 cm), um pouco acima do tamanho do projeto, considerando as emendas. Com o objetivo de facilitar o processo de colagem, reunimos a quantidade de fios calculada para cada unidade construtiva (haste, barra de compressão e base) e amarramos com barbante, para facilitar o processo de colagem (Figuras 10 a 14). No próximo encontro, pretendemos realizar as colagens e emendas das peças.

    

Figura 10 - Medindo os fios do macarrão.

Figura 11 - Selecionando os fios do macarrão.

 

Figura 12 - Confecionando as estruturas.

Figura 13 - Construindo estratégias para montagem da ponte.

  

Figura 14 - Verificando o peso das peças.