RESUMO Este trabalho visa apresentar o projeto de uma ponte treliçada estaiada, mostrando métodos e materiais utilizados para sua construção, além dos cálculos dos esforços nos cabos e nas treliças que compõem a parte estrutural da ponte. Tem como objetivo principal, fazer um ensaio destrutivo na ponte e comprovar a importância do modelo treliçado, para a resistência a elevadas cargas a ela submetidas.
LISTA DE FIGURAS Figura 1_ utilização pratica de treliças planas.....................................................6 Figura 2 _ Ponte estaiada tipo harpa....................................................................7 disponível ( http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Bridge-harp-cable-stayed.svg). Figura 3- Ponte estaiada tipo leque .....................................................................7 disponivel (http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Bridge-fan-cable-stayed.svg) Figura 4 – modelos estruturais de pontes treliçadas ........................................... 8 Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira erguida nas margens do Rio Pinheiros, em São Paulo. Disponível (http://www.acesita.com.br/port/produtos_servicos/inox_portifoliodeobras.asp) Ponte estaiada de Teresina..disponível (http://www.guiadeteresina.com/ver.asp?id=4174) (Ponte Estaiada - Rodovia dos Imigrantes .Santos / Brasil) disponível (http://olhares.uol.com.br/santos___ponte_estaiada_foto1443769.html) Ponte da Normandia, disponível (http://www.lmc.ep.usp.br/people/hlinde/estruturas/normandia.htm)
Lista de tabelas Tabela 1- propriedades físicas e mecânica madeira cedrinho disponível (http://www.madezapi.com/madeiras/port/p_cedrinho.html) Tabela 2- propriedades físicas e mecânicas madeira embuia disponível (http://www.guiadomarceneiro.com/madeira/?gdm=imbuia) Tabela 3- dados relevantes do projeto
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO......................................................................................... 1 1.1 TRELIÇA PLANA...................................................................................... 2 1.2 PONTE ESTAIADA................................................................................... 2 2 PONTE TRELIÇADA ESTAIADA............................................................. 3 2.1 OBJETIVO GERAL................................................................................... 4 2.2 Objetivos específicos ................................................................................. 4 3 Desenho do projeto ..................................................................................4 3.1 Material utilizado ..................................................................................... 4 3.2 ferramentas utilizadas ............................................................................. 6 3.3 dados técnicos e custos........................................................................... 7 4 metodologia ............................................................................................. 7 4.1 Procedimentos experimentais, e equipamentos de peso 4.2 calculos 5 RESULTADOS E CONCLUSÕES 6 Referencias
1 Introdução
As obras de engenharia utilizando treliças, estão sendo utilizadas nos mais variados tipos de obras relacionadas à construção civil; por isso, a necessidade de uma maior preocupação na análise de tais estruturas. Nos cálculos e detalhamento das mesmas, são consideradas várias hipóteses e teoremas elaborados ao longo da existência dos primeiros construtores. Uma das hipóteses está em discretizar a estruturas em elementos de tamanho finito, onde, geralmente, as ligações entre as barras são consideradas rotuladas ou engastadas. Apesar destas considerações não serem totalmente verdadeiras, elas são adotadas pela simplicidade de aplicação. As ligações entre as barras possuem um comportamento semirrígido, pois dependendo do tipo de ligação, podem resistir mais ou menos aos esforços solicitados pelas ações atuantes na estrutura. No presente trabalho, a análise do comportamento semirrígido trará uma resposta de cálculo mais exato da estrutura da ponte treliçada estaiada, tornando os resultados mais próximos da realidade.
1.1 TRELIÇA PLANA
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Denomina-se treliça plana, o conjunto de elementos de construção (barras), redondas, chatas, cantoneiras, interligados entre si, sob forma geométrica triangular, através de pinos, soldas, rebites, parafusos, que visam formar uma estrutura rígida, com a finalidade de resistir a esforços normais apenas. A denominação treliça plana deve-se ao fato de todos os elementos do conjunto pertencerem a um único plano. A sua utilização na prática pode ser observada em pontes, viadutos, coberturas, guindastes, torres, etc. figura 1
Figura 1- utilização pratica de treliças planas 1.2 PONTE ESTAIADA Ponte estaiada ou ponte atirantada é um tipo de ponte suspensa por cabos constituída de um ou mais mastros, de onde partem cabos de sustentação para os tabuleiros da ponte. A ponte estaiada costuma ser a solução intermediária ideal entre uma ponte fixa e uma ponte pênsil (Ponte pênsil ou ponte suspensa é um tipo de ponte sustentada por cabos ou tirantes de suspensão) em casos onde uma ponte fixa iria requerer uma estrutura de suporte muito maior, enquanto uma pênsil necessitaria maior elaboração de cabos. Existem dois tipos básicos de pontes estaiadas: No tipo "harpa" (figura 2), os cabos correm paralelos, ou quase, a partir do mastro, de modo que a altura de fixação do cabo ao mastro é proporcional à distância entre o mastro e o ponto de fixação deste cabo ao tabuleiro. No tipo "leque"(figura 3), os cabos conectam-se ou passam pelo topo do mastro.
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Figura 2- Ponte estaiada tipo harpa
Figura 3- Ponte estaiada tipo leque
2 PONTE TRELIÇADA ESTAIADA A ideia de se fazer uma ponte treliçada estaiada surgiu pela observância de não se ter relato sobre pontes com base ou mastro treliçado, sendo que na maioria dos casos as pontes treliçadas são ligadas a grandes estruturas que lembram a forma de um x, um triangulo, fixas em apenas um mastro, ligações paralelas de estruturas entre outras como demonstra respectivamente a figura 1:
Figura 4- modelos estruturais de pontes treliçadas
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1.2 OBJETIVO GERAL O objetivo de se fazer uma ponte com estrutura treliçada e com estaios, é a possibilidade de se demonstrar, a eficiência da estrutura treliçada em suportar elevadas cargas , assim como dar uma noção ao estudante de seu comportamento mecânico, e de como as forças são distribuídas ao longo das barras que compõem as treliças, . Demonstrará também os esforços nos cabos (estaios) responsáveis pela sustentação da ponte, assim como calculos necessários para que a estrutura fique estática.
1.3 Objetivos específicos Será apresentado o passo a passo de como se construir uma maquete de ponte treliçada estaiada, seus métodos, ferramentas e materiais utilizados, tempo médio para construção, e dicas necessárias para se obter uma estrutura resistente satisfatória. 3 Desenho do projeto
Foram feitos vários desenhos a mão para se chegar a uma medida proporcional para a ponte.Estando disponível no fim deste relatório o desenho em 3D e outro com as cotas da ponte usado para auxiliar na construção da mesma. 3.1 Materiais utilizados Foi decidido que para esse projeto, será utilizada madeira para a construção, devido ao fácil manuseio, disponibilidade de matéria prima e por suas características mecânicas desejáveis. Após definir as medidas de cada elemento da ponte ,foi levada ate uma serralheria a planta do projeto cotada, para se garantir o 10aximo de precisão das medidas. Na fixação das colunas de madeira foi utilizada cepos de madeira cambara por ter boa trabalhabilidade, acabamento de regular a bom na plaina, torno e broca. É moderadamente fácil de serrar e aplainar, é fácil de pregar, parafusar e permite acabamento satisfatório. Usos:
Construção civil
Esquadrias
Interna, decorativa
Estrutural
Telhados: vigas caibros
forros lambris. Uso temporário
pontaletes andaimes fôrmas para concreto
portas venezianas caixilhos
partes secundárias de estruturas, ripas Mobiliário
Móveis Laminas
Para o seção horizontal da ponte (piso) foi usada madeira cedrinho cujas propriedades estão descritas na tabela 1:
Tabela 1 – propriedades físicas e mecânica madeira cedrinho 5
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Já para a formação das treliças foi utilizada a madeira embuia que possui boa trabalhabilidade sendo facilmente serrada e seu trabalho com máquinas é igualmente satisfatório. Proporciona bom acabamento, recebendo bem verniz e pintura. O pó fino liberado durante o beneficiamento pode causar dermatite. É indicada em Mobiliário de luxo, folhas faqueadas decorativas, peças torneadas, painéis compensados e divisórias. Em construção civil como vigas, caibros, ripas, marcos ou batentes de portas e janelas, molduras, lambris e similares; ou em partes externas como esteios, estruturas, etc.
Tabela 2- propriedades físicas e mecânicas madeira embuia
Para os cabos de sustentação da ponte foi utilizado nylon Por se tratar de um produto com boas propriedades físicas, mecânicas, elétricas e químicas pode assim substituir com vantagens fios de bronze, latão, alumínio entre outros.
Por fim para decoração foi utilizada a madeira pinus, o famoso palito de picolé para se fazer o cercado da ponte. 3.2 Ferramentas utilizadas Para se obter um projeto final satisfatório, deve se usar ferramentas adequadas. Foi utilizada cola de secagem rápida tipo bonder, cola de madeira a base de poliuretano de secagem completa em aproximadamente 30 minutos, a fim de obter uma forte junção das barras umas as outras. Martelo,pregos (2 mm) serra elétrica, serrote, escalímetro, calculadora científica para se calcular as forças atuantes na treliça e nos cabos alem de, determinar ângulos,
tamanhos das cabos e a serem fixados etc. Furadeira com broca fina (2 mm) para furar as barras e de se introduzir um pequeno prego com intenção de fixar a peça corretamente ate 6 que a cola seque evitando-se assim que a estrutura fique desalinhada. Se fez uso também de uma broca grossa ( 9,5 mm) para se fazer furos no cepo de madeira e fixar as coluna. Para a decoração foi utilizada tintas a base de água nas cores preta, branca, cinza e amarela, alem de pinceis e rolos para pintura. 3.3 Dados técnicos e custos segue na tabela 3 alguns dados relevantes do projeto Materiais utilizados
Quantidade
Dimensões(m)
Prego
40 unidades
Nylon Madeira
Tinta
Cola
Lixa
Medidas (ml)
Preço/m ou unidade)
Subtotal
Total
------------
--------------
R$ 0,08
R$ 3,20
/
/
16 metros
-----------
-------------
R$ 0,60
R$ 9,60
/
/
1 peça cedrinho
0,13x 1,3 m
-------------
R$ 7,78
R$ 7,78
/
/
2 cepos de cambará
0,13x 0,13
-------------
R$ 20,50
R$ 41,00
/
/
+ - 9 m de embuia
0,01x 0,01
------------
R$ 1,30
R$ 11,55
/
/
Preta e branca
-------------
400
R$ 4,95
R$ 9,90
/
/
2 tintas spray amarela
-------------
320
R$ 7,45
R$ 14,90
/
/
1 tubo super bonder
-------------
3
R$ 4,70
R$ 4,70
/
/
1 Cola de madeira
-------------
500
R$ 23,49
R$ 23,49
/
/
--------
R$ 3,20
R$ 6,40
R$ 132,52
2
Tipo 150 e 400
4 Métodos empregados Depois das peças serem cortadas com seus devidos tamanhos em uma serralheria, o primeiro passo feito foi o lixamento, para a remoção de contaminantes e farpas para posterior pintura. 7
Logo após foi pregado todo comprimento da ponte, em dois cepos de madeira fixados com 4 pregos em cada base. Estando assim pronto,a base de sustentação da ponte. Com a ajuda de uma furadeira foram feitos quatro furos em cada cepo para a fixação dos barras verticais que vão compor a treliça, sendo inseridos nos furos cola de madeira para garantir melhor estabilidade da estrutura. Com as barras já fixadas, começa então a colagem do restante das barras que para ficarem unidas corretamente foram fixadas com pequenos pregos ate que a cola secasse, isso foi possível com a ajuda de uma furadeira com broca fina. Depois do tempo aproximado de quatro horas secando a cola, esta terminado toda a parte estrutural da ponte, faltando porem, apenas a fixação dos cabos nos nós da treliça e em sua seção plana.Depois do engate dos cabos, começa então a pintura da ponte que foi realizada por pincel, rolo e tinta spray.
4.1 Procedimentos experimentais e equipamentos de peso Para comprovar a resistência e eficiência do projeto apresentado, foi feito um ensaio destrutivo, onde foram colocadas 26 peças de cerâmica pesando 1,4 kg cada.
4.2 calculos
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5 RESULTADOS E CONCLUSÕES Comprovou que é valida a combinação da treliça com os cabos, pois trouxe maior estabilidade e resistência para a estrutura, suportando um peso de 40 kg sem esforço. Podendo chegar a 90 kg facilmente sem que se rompa.
6 Referencias Mecânica vetorial para engenheiros, Beer-johnston 8ª
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