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Page 1: Ponte de Macarrao ETEP

ETEP FACULDADES

Campus Esplanada

ED PONTE DE MACARRÃO

Introdução a Engenharia

Prof° Giovanni José Rosa

Turma 1ENE

Integrantes:

Leandro Matos de Lima RA 14000927

Renato Siqueira RA 11111111

Rhenderson Douglas RA 11111111

São José dos Campos – SP

2014

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Sumário

INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 2

DESENVOLVIMENTO .......................................................................................................... 4

Esboço inicial .................................................................................................................................. 4

Confecção dos cabos ................................................................................................................... 5

Montagem e Reforços ................................................................................................................... 7

DIA DA TENTATIVA DE QUEBRA DA PONTE ................................................................. 10

CONCLUSÃO ..................................................................................................................... 12

BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 13

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INTRODUÇÃO

Pontes sempre foram grandes exemplos de engenharia, alguns dizem que

desde a pré-histórias o ser humano já fazia pontes porém não temos nenhum registro

delas, algo talvez relacionado a durabilidade das mesmas. As primeiras que temos

notícias e são melhores documentadas são as pontes romanas, a primeira delas

talvez seja a ponte Pons Sublicius que teria sido construída sobre o rio Tibre no ano

621 a.c, desde então o homem vem aperfeiçoando a engenharia e criando pontes

cada vez mais resistentes e desafiadoras.

E hoje, como futuro engenheiros fomos desafiados a construir uma ponte de

macarrão resistente o suficiente para aguentar uma carga bem maior que o seu peso.

Para a execução desse projeto nos foram passadas algumas limitações e restrições:

A ponte deverá ser indivisível, de tal forma que partes móveis ou encaixáveis não

serão admitidas;

A ponte deverá ser construída com macarrão espaguete nº 7 e sua fixação deverá

ser realizada com cola líquida tipo super bonder, araldite, cola branca, cola de

madeira ou cola quente. Não serão aceitas colas do tipo durepoxi ou similares;

A ponte não poderá receber nenhum tipo de revestimento ou pintura, mas pode

receber cola para evitar o ressecamento do macarrão;

A verificação da carga suportada pela ponte será feita num suporte de vão livre

0,50m (não será admitido realizar a fixação das extremidades da ponte no suporte

de teste);

A massa da ponte (considerando a massa do macarrão acrescida da cola utilizada

para sua união) não poderá ser superior a 550g, a ponte cuja massa ultrapassar o

limite será desclassificada (podendo ser testada no final dos testes, simplesmente

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para observar o valor da carga suportada);

Não há restrição quanto ao formato da ponte, porém a mesma deverá ter um vão

de 0,03m (3 cm) no centro para a aplicação da carga, caso a estrutura não permita

a aplicação, pode-se fixar na parte inferior no centro da ponte um tubo de PVC de

1” com a mesma dimensão da largura da ponte (nesse caso, esse item será

acrescido na massa da ponte que não deverá ultrapassar 550g).

A ponte deverá ter as seguintes dimensões:

- Comprimento 0,60m (60 cm);

- Largura mínima de 0,05m (5 cm) e máxima de 0,10m (10 cm);

- Altura mínima de 0,05m (5 cm) e máxima de 0,30m (30 cm);

Com base nessas informações definimos os pontos chaves:

Vão livre de 60cm

Peso total da estrutura de 550g

Teste de carga aplicado em um ponto único central.

Analisamos os 3 pontos chaves e decidimos que a melhor estrutura da ponte

seria uma ponte em arco, pois ela permite uma melhor distribuição de peso aplicado

em um único ponto com somente dois apoios.

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DESENVOLVIMENTO

Esboço inicial

Decidido a estrutura da ponte o próximo passo foi fazer o desenho básico

conforme podemos ver na figura abaixo:

Esboço preliminar da ponte

Essa ponte distribui as forças aplicada no seu centro de duas formas, na

forma de tensão dos cabos que transmitem as forças para os arcos superiores que

a redistribuem entre eles na forma de compressão.

O próximo passo foi levantar as medidas e especificações da matéria prima

disponível:

Marca / Tipo: Barilha número 7

Massa: 500g

Comprimento dos fios: entre 23 e 25cm

Quantidade de fios por pacote de 500g: 525 aproximado

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Cola: Super bond e Araldite

Decidimos pela cola Super Bonder na montagem pela resistência e pela

secagem rápida, esse tipo de cola agiliza o processo de montagem pois diferente das

outras ela seca quase que instantaneamente, diminuindo em muito o tempo de

montagem de cada segmento da ponte. Essa foi uma decisão estratégica mais para

podermos cumprir o cronograma do que para ter mais resistência, todos do grupo

trabalham e tem pouco tempo disponível. A cola Araldite foi utilizada para envernizar

a ponte depois de pronta evitando ressecamentos, nesse caso optamos por ela pois

a mesma demora mais para secar e isso ajuda a deixar uma camada de cola

homogênea em toda a ponte.

Confecção dos cabos

Os cálculos iniciais indicaram que poderíamos montar o esqueleto da ponte com

cabos formados por 3 fios de macarrão e comprimento de 20cm.

3 fios de macarrão formando 1 cabo

Como vários pontos da estrutura tinham um comprimento superior a 20cm foi

preciso desenvolver um sistema de emenda, montamos os cabos com os fios de

macarrões desalinhados entre si mais com uma distância padrão, dessa forma os

cabos podiam ser encaixados e as emendas de cada fio ficariam desalinhadas das

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demais. Fizemos dessa forma pois acreditamos que se as 3 emendas ficassem

alinhadas isso geraria um ponto fraco no cabo e um provável ponto de ruptura.

Cabos preparados para a emenda

Cabos conectados

Cabo 1

Cabo 2

Cabo 1

Cabo 2

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Montagem e Reforços

Durante a montagem da ponte decidimos mudar o ponto onde os cabos se

encontravam com a viga no centro, em vez de centralizar todos em um ponto único

distribuímos eles a partir da região central distribuindo melhor a carga e não

centralizando ela somente em um ponto.

Com os cabos montados finalizamos a montagem do esqueleto e reanalisamos

o projeto para decidir de qual forma aplicaríamos alguns reforços com o macarrão

que sobrou. Restando 1/3 das 500g de macarrão decidimos reforçar alguns cabos

aumentando o número de fios de 3 para 7 e decidimos também fazer uma treliça na

parte inferior. Dessa forma temos duas estruturas de suporte (arco e treliça)

distribuindo a carga e gerando um backup para um possível erro estrutural pontual.

Projeto da ponte com a treliça e os cabos espaçados no centro

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Como é a nossa primeira ponte de macarrão e não conseguimos fazer um

protótipo para testar a montagem como gostaríamos optamos por essa solução,

talvez no fim a ponte aguente menos peso do que se tivéssemos usado todo o

macarrão no arco, mais essa configuração de arco e treliça nos dá mais confiança e

parece ser mais robusta, olhando um pouco na internet podemos encontrar várias

pontes com arcos que muitas vezes quebram somente no ponto de apoio da carga,

situação essa que dificilmente acontecerá com a nossa ponte por causa da treliça.

O último passo foi reforçar o centro por onde o cabo de aço que vai prender os

pesos vai passar. Como o cabo vai cortar a ponte lateralmente e optamos por não

utilizar o cano de pvc entendemos que a tendência vai ser o cabo esmagar a ponte

lateralmente além de fazer a força para baixo, então aproveitamos a abertura da

treliça que ficou perfeitamente centralizada e montamos um caminho triangular

totalmente contornado de macarrão, além de aplicar mais umas camadas de cola para

garantir que esse ponto central da ponte não ceda antes do restante da estrutura.

Ponto de apoio do cabo de aço para aplicação da carga

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Realizado os reforços envernizamos a ponte com cola Araudite para não

ressecar e finalizamos a ponte.

Ponte finalizada (vista lateral)

Ponte finalizada (vista de cima)

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DIA DA TENTATIVA DE QUEBRA DA PONTE

A expectativa para esse dia era muito boa, tínhamos um bom projeto com uma

boa execução.

O primeiro passo foi pesar a ponte e comprovar que ela estava dentro do limite

de peso máximo permitido de 550g.

Pesagem da ponte

Como podem observar na imagem acima conseguimos atingir exatamente o

limite máximo proposto.

Demoramos um pouco para falar com o professor e colocar a nossa ponte na

fila para a quebra então acabamos sendo um dos últimos a testar a ponte, o que não

foi de todo mal pois pudemos observar as outras equipes e pontes para definir

algumas estratégia baseado nas experiência deles.

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Com base nas observações decidimos:

Colocar a barra do cabo de aço no vão central e deixar o cabo para baixo para

colocarmos o peso (algumas equipes colocaram os pesos na barra e passaram o

cabo na ponte). Dessa forma criamos dois pontos de apoio evitando o efeito “faca”

que aconteceria se o cabo estivesse passando pela ponte.

Evitar tirar pesos grandes (2 e 5kg) já colocados na ponte, evitando assim que a

ponte execute movimento em dois sentidos enfraquecendo a estrutura pois

utilizamos uma cola rígida que não permite movimentos elásticos.

Colocar os pesos alinhados no sentido da ponte para evitar que eles torçam o cabo.

Colocar os pesos de 1 em 1kg até atingir 5kg (garantindo 9 pontos na nota), depois

colocar os pesos maiores até passar o peso máximo atingido por outras equipes

(21kg).

Estratégia definida fomos para a quebra, a ponte aguentou bem sem mostrar

nenhum sinal de fraqueza até os 21kg, a partir daí com os 10 pontos já garantidos

passou a ser um teste de quanto peso a ponte poderia aguentar, depois dos 30kg

pudemos escutar alguns estalos do macarrão, mais incrivelmente a ponte não

demonstrava nenhum sinal de fraqueza e em nenhum momento a ponte apresentou

alguma deformação na sua estrutura.

Chegamos facilmente aos 40.5kg (limite de pesos disponíveis para o teste) e a

ponte não quebrou e nem apresentou sinais de que o faria, sendo assim tivemos que

finalizar o teste e levar a nossa ponte (inteira) para casa.

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CONCLUSÃO

Confessamos que no início com as primeiras pesquisas chegamos a achar que

seria um trabalho onde mais copiamos do que criamos. Como esse é um modelo de

competição (ponte de macarrão) que já existe a muito tempo basta uma rápida

pesquisa na internet para encontrarmos centenas de projetos e competições, e se

observarmos as competições dos últimos anos podemos ver uma tendência nos

projetos das pontes ganhadoras, pontes de arcos únicos com 100% da carga

distribuída nos cabos.

Conforme começamos o desenvolvimento e os cálculos vimos que não era

bem assim, as possibilidades eram muitas, e todos os projetos que víamos sempre

tinha alguma coisa que podíamos melhorar.

O ponto negativo foi o cronograma, como nunca tínhamos construído uma

ponte antes não tínhamos uma noção clara de quanto tempo demoraria, devido a isso

não conseguimos fazer o protótipo e nem alguns testes que gostaríamos.

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BIBLIOGRAFIA

Páginas – Internet

Site de competição de pontes de espaguete, acessado em 06 de abril de 2014:

http://www.ppgec.ufrgs.br/segovia/espaguete/fotos.html

Blog de uma ponte de macarrão que bateu o recorde daquele ano, acessado em 06

de abril de 2014:

http://ruvlemes.blogspot.com.br/2010/09/ponte-de-macarrao-na-anhanguera-

bate.html

Dicas para construir uma ponte de macarrão, acessado em 06 de abril de 2014:

http://pt.scribd.com/doc/80536680/Dicas-para-construir-uma-ponte-de-macarrao


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