Ponte De Espaguete

Conteúdo

1. INTRODUÇÃO 3

2. OBJETIVO 4

3. MATERIAIS UTILIZADOS NA PONTE 5

4. PROPRIEDADES DO ESPAGUETE 5

5. DIMENSÕES E CÁLCULOS 5

5.1. DIMENSIONAMENTO DAS BARRAS 7

5.1.1. BARRAS EM TRAÇÃO 8

5.1.2. BARRAS EM COMPRESSÃO 8

6. CONFECÇÃO DA PONTE 11

6.1. BARRAS 11

6.1.1. ACABAMENTOS 12

7. MONTAGEM 13

8. ANALISE DE ERRO 13

9. RELAÇÃO DE CUSTOS 13

10. CONSIDERACOES FINAIS 14

 

1. Introdução

A ponte foi projetada para suportar uma carga de 120 kgf, tendo um fator de segurança para tração de 1,2 e para compressão de 1,5. A ponte de espaguete possui as dimensões de 1020x300x100mm e terá peso aproximado de 750 gramas, desconsiderando o peso dos apoios e da haste de aço.

 

2. Objetivo

Através dos conhecimentos obtidos com a matéria de Mecânica dos Sólidos, construiremos uma ponte de espaguete projetada para suportar cerca de 120 kgf, aprendendo a aplicar conhecimentos básicos de Mecânica dos Sólidos I para resolver problemas de engenharia, utilizando programas computacionais específicos para resolver problemas de engenharia, projetar sistemas estruturais simples, trabalhar em grupo para executar seus projetos.

 

3. Materiais Utilizados na Ponte

A ponte foi construída utilizando apenas massa do tipo espaguete n° 7 da marca Barilla, colas epoxi do tipo massa e do tipo resina e cola instantanea. Estes materiais serão ilustrados na figura 1.

Figura 1 - Materiais Utilizados na Construção da Ponte

4. Propriedades do Espaguete

Algumas propriedades do espaguete serão apresentadas na tabela 1 a seguir.

Número médio de fios de espaguete em cada pacote 500

Raio médio 0,9 mm

Comprimento médio de cada fio 25,4 cm

Peso médio de cada fio inteiro 1 g

Carga média de ruptura 4,267 kgf.

Tabela 1 - Propriedades do Espaguete

5. Dimensões e Cálculos

A ponte tem dimensões de 1020x300x100mm pesando cerca de 750 gramas, foi utilizado alguns programas computacionais para dimensionamento da ponte e obtenção das reações normais. Para isso foi utilizado os programas Ansys e Solidworks.

Figura 2 - Desenho da ponte produzida no Solidworks

Figura 3 - Desenho da ponte feita no Ansys

 

Os resultados a seguir são apresentados as forças normais nos membros para uma carga de 120kgf (60kgf por nó):

Membro Nós Tipo de força Intensidade da força

1 1-2 -- --

2 3-4 -- --

3 5-6 -- --

4 1-3 Tração 29,908 kgf

5 2-4 Tração 29,908 kgf

6 6-2 Tração 29,908 kgf

7 5-1 Tração 29,908 kgf

8 5-7 Compressão 42,655 kgf

9 6-7 Compressão 42,655 kgf

10 8-3 Compressão 42,655 kgf

11 8-4 Compressão 42,655 kgf

12 7-8 Compressão 101,816 kgf

13 7-1 Tração 36,959 kgf

14 7-2 Tração 36,959 kgf

15 2-8 Tração 36,959 kgf

16 1-8 Tração 36,959 kgf

Tabela 2 - definição de nós, membros, tipos de esforços e intensidades

5.1. Dimensionamento das barras

Calculados os esforços normais nas barras, torna-se necessário dimensionar a quantidade de macarrão e peso estimado das barras em macarrão, levando em consideração que por volta de 1/5 do peso total da ponte consiste em cola para unir os fios de macarrão e barras, portanto para uma ponte de 750g (conforme o regulamento), torna-se necessário que o peso total em fios de macarrão é de aproximadamente 600g. Para relacionar os parâmetros de força normal, numero de fios, comprimento da barra e peso da barra, foi elaborada a seguinte tabela:

Para os cálculos da tabela 3, foram utilizados as formulas expostas no site da UFRGS na área de proposta de calculo: 

Membro Nº de Membros Comp. Comp. De Flambagem Carga Nº de fios Nº de fios x Fator de segurança Nº de fios real Peso p/ Mem. Peso na ponte

1 1 10 -- -- -- -- -- -- --

2 1 10 -- -- -- -- -- -- --

3 1 10 -- -- -- -- -- -- --

4;5;6;7 4 51 -- 29,908 7,009139911 9,111881884 10 20,0787 80,3148

13;14;15;16 4 37 -- 36,959 8,661588938 11,26006562 12 17,48028 69,92112

8;9;10;11 4 42,7 21,35 42,655 32,58758307 48,88137461 49 82,373851 329,495404

12 1 42 21 101,816 49,52182134 74,28273201 75 124,0155 124,0155

Unidade -- cm cm KgF -- -- -- g g

Peso total(g) 603,746824

Tabela 3 - Peso da ponte em macarrão em função do numero de fios para atender os esforços

5.1.1. Barras