UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJA CENTRO DE CIENCIAS TECNOLGICAS DA TERRA E MAR CURSO TECNOLOGIA EM CONSTRUO NAVAL

AUGUSTO REZENDE ANDRADE

PROJETO PONTE TRELIADA ESTAIADA

ITAJA 2011

Augusto Rezende Andrade

Relatrio do projeto da ponte treliada estaiada apresentado como requisito parcial para obteno de aprovao na disciplina de Mecnica dos corpos rgidos, do Curso superior de tecnologia em construo naval, da UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJA- UNIVALI. Prof. Carlos Daniel Ofugi

ITAJA 2011

RESUMO

Este trabalho visa apresentar o projeto de uma ponte treliada estaiada, mostrando mtodos e materiais utilizados para sua construo, alm dos clculos dos esforos nos cabos e nas trelias que compem a parte estrutural da ponte. Tem como objetivo principal, fazer um ensaio destrutivo na ponte e comprovar a importncia do modelo treliado, para a resistncia a elevadas cargas a ela submetidas.

LISTA DE FIGURASFigura 1_ utilizao pratica de trelias planas.....................................................6 Figura 2 _ Ponte estaiada tipo harpa....................................................................7 disponvel ( 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 treliadas ........................................... 8 Ponte Estaiada Octavio Frias de Oliveira erguida nas margens do Rio Pinheiros, em So Paulo. Disponvel (http://www.acesita.com.br/port/produtos_servicos/inox_portifoliodeobras.asp) Ponte estaiada de Teresina..disponvel (http://www.guiadeteresina.com/ver.asp?id=4174) (Ponte Estaiada - Rodovia dos Imigrantes .Santos / Brasil) disponvel (http://olhares.uol.com.br/santos___ponte_estaiada_foto1443769.html) Ponte da Normandia, disponvel (http://www.lmc.ep.usp.br/people/hlinde/estruturas/normandia.htm)

Lista de tabelas

Tabela 1- propriedades fsicas e mecnica madeira cedrinho disponvel (http://www.madezapi.com/madeiras/port/p_cedrinho.html) Tabela 2- propriedades fsicas e mecnicas madeira embuia disponvel (http://www.guiadomarceneiro.com/madeira/?gdm=imbuia) Tabela 3- dados relevantes do projeto

SUMRIO

1 INTRODUO......................................................................................... 1 1.1 TRELIA PLANA...................................................................................... 2 1.2 PONTE ESTAIADA................................................................................... 2 2 PONTE TRELIADA ESTAIADA............................................................. 3 2.1 OBJETIVO GERAL................................................................................... 4 2.2 Objetivos especficos................................................................................. 4 3 Desenho do projeto ..................................................................................4 3.1 Material utilizado ..................................................................................... 4 3.2 ferramentas utilizadas ............................................................................. 6 3.3 dados tcnicos e custos........................................................................... 7 4 metodologia ............................................................................................. 7 4.1 Procedimentos experimentais, e equipamentos de peso 4.2 calculos 5 RESULTADOS E CONCLUSES 6 Referencias

1 Introduo

As obras de engenharia utilizando trelias, esto sendo utilizadas nos mais variados tipos de obras relacionadas construo civil; por isso, a necessidade de uma maior preocupao na anlise de tais estruturas. Nos clculos e detalhamento das mesmas, so consideradas vrias hipteses e teoremas elaborados ao longo da existncia dos primeiros construtores. Uma das hipteses est em discretizar a estruturas em elementos de tamanho finito, onde, geralmente, as ligaes entre as barras so consideradas rotuladas ou engastadas. Apesar destas consideraes no serem totalmente verdadeiras, elas so adotadas pela simplicidade de aplicao. As ligaes entre as barras possuem um comportamento semirrgido, pois dependendo do tipo de ligao, podem resistir mais ou menos aos esforos solicitados pelas aes atuantes na estrutura. No presente trabalho, a anlise do comportamento semirrgido trar uma resposta de clculo mais exato da estrutura da ponte treliada estaiada, tornando os resultados mais prximos da realidade.

1 1.1 TRELIA PLANA

Denomina-se trelia plana, o conjunto de elementos de construo (barras), redondas, chatas, cantoneiras, interligados entre si, sob forma geomtrica triangular, atravs de pinos, soldas, rebites, parafusos, que visam formar uma estrutura rgida, com a finalidade de resistir a esforos normais apenas. A denominao trelia plana deve-se ao fato de todos os elementos do conjunto pertencerem a um nico plano. A sua utilizao na prtica pode ser observada em pontes, viadutos, coberturas, guindastes, torres, etc. figura 1

Figura 1- utilizao pratica de trelias planas 1.2 PONTE ESTAIADA Ponte estaiada ou ponte atirantada um tipo de ponte suspensa por cabos constituda de um ou mais mastros, de onde partem cabos de sustentao para os tabuleiros da ponte. A ponte estaiada costuma ser a soluo intermediria ideal entre uma ponte fixa e uma ponte pnsil (Ponte pnsil ou ponte suspensa um tipo de ponte sustentada por cabos ou tirantes de suspenso) em casos onde uma ponte fixa iria requerer uma estrutura de suporte muito maior, enquanto uma pnsil necessitaria maior elaborao de cabos. Existem dois tipos bsicos de pontes estaiadas: No tipo "harpa" (figura 2), os cabos correm paralelos, ou quase, a partir do mastro, de modo que a altura de fixao do cabo ao mastro proporcional distncia entre o mastro e o ponto de fixao 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 TRELIADA ESTAIADA A ideia de se fazer uma ponte treliada estaiada surgiu pela observncia de no se ter relato sobre pontes com base ou mastro treliado, sendo que na maioria dos casos as pontes treliadas so ligadas a grandes estruturas que lembram a forma de um x, um triangulo, fixas em apenas um mastro, ligaes paralelas de estruturas entre outras como demonstra respectivamente a figura 1:

Figura 4- modelos estruturais de pontes treliadas

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4 1.2 OBJETIVO GERAL O objetivo de se fazer uma ponte com estrutura treliada e com estaios, a possibilidade de se demonstrar, a eficincia da estrutura treliada em suportar elevadas cargas , assim como dar uma noo ao estudante de seu comportamento mecnico, e de como as foras so distribudas ao longo das barras que compem as trelias, . Demonstrar tambm os esforos nos cabos (estaios) responsveis pela sustentao da ponte, assim como calculos necessrios para que a estrutura fique esttica. 1.3 Objetivos especficos Ser apresentado o passo a passo de como se construir uma maquete de ponte treliada estaiada, seus mtodos, ferramentas e materiais utilizados, tempo mdio para construo, e dicas necessrias para se obter uma estrutura resistente satisfatria. 3 Desenho do projeto Foram feitos vrios desenhos a mo para se chegar a uma medida proporcional para a ponte.Estando disponvel no fim deste relatrio o desenho em 3D e outro com as cotas da ponte usado para auxiliar na construo da mesma. 3.1 Materiais utilizados Foi decidido que para esse projeto, ser utilizada madeira para a construo, devido ao fcil manuseio, disponibilidade de matria prima e por suas caractersticas mecnicas desejveis. Aps definir as medidas de cada elemento da ponte ,foi levada ate uma serralheria a planta do projeto cotada, para se garantir o 10aximo de preciso das medidas. Na fixao das colunas de madeira foi utilizada cepos de madeira cambara por ter boa trabalhabilidade, acabamento de regular a bom na plaina, torno e broca. moderadamente fcil de serrar e aplainar, fcil de pregar, parafusar e permite acabamento satisfatrio. Usos:

Construo civil Telhados: vigas caibros Interna, decorativa forros lambris. Uso temporrio pontaletes andaimes frmas para concreto

Esquadrias portas venezianas caixilhos Estrutural partes secundrias de estruturas, ripas Mobilirio Mveis Laminas

Para o seo horizontal da ponte (piso) foi usada madeira cedrinho cujas propriedades esto descritas na tabela 1:

Tabela 1 propriedades fsicas e mecnica madeira cedrinho 5

6 J para a formao das trelias foi utilizada a madeira embuia que possui boa trabalhabilidade sendo facilmente serrada e seu trabalho com mquinas igualmente satisfatrio. Proporciona bom acabamento, recebendo bem verniz e pintura. O p fino liberado durante o beneficiamento pode causar dermatite. indicada em Mobilirio de luxo, folhas faqueadas decorativas, peas torneadas, painis compensados e divisrias. Em construo 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 fsicas e mecnicas madeira embuia

Para os cabos de sustentao da ponte foi utilizado nylon Por se tratar de um produto com boaspropriedades fsicas, mecnicas, eltricas e qumicas pode assim substituir com vantagens fios de bronze, lato, alumnio entre outros.

Por fim para decorao foi utilizada a madeira pinus, o famoso palito de picol para se fazer o cercado da ponte. 3.2 Ferramentas utilizadas Para se obter um projeto final satisfatrio, deve se usar ferramentas adequadas. Foi utilizada cola de secagem rpida tipo bonder, cola de madeira a base de poliuretano de secagem completa em aproximadamente 30 minutos, a fim de obter uma forte juno das barras umas as outras. Martelo,pregos (2 mm) serra eltrica, serrote, escalmetro, calculadora cientfica para se calcular as foras atuantes na trelia e nos cabos alem de, determinar ngulos,

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 inteno de fixar a pea corretamente ate 6 que a cola seque evitando-se assim que a estrutura fique desalinhada. Se fez uso tambm de uma broca grossa ( 9,5 mm) para se fazer furos no cepo de madeira e fixar as coluna. Para a decorao foi utilizada tintas a base de gua nas cores preta, branca, cinza e amarela, alem de pinceis e rolos para pintura. 3.3 Dados tcnicos e custos segue na tabela 3 alguns dados relevantes do projeto Materiais utilizados Prego Nylon Madeira Quantidade Dimenses(m) Medidas (ml) ------------------------------------------------------------400 320 3 500 -------Preo/m ou unidade) R$ 0,08 R$ 0,60 R$ 7,78 R$ 20,50 R$ 1,30 R$ 4,95 R$ 7,45 R$ 4,70 R$ 23,49 R$ 3,20 Subtotal Total

40 unidades 16 metros 1 pea cedrinho 2 cepos de cambar + - 9 m de embuia

---------------------0,13x 1,3 m 0,13x 0,13 0,01x 0,01 ------------------------------------------------Tipo 150 e 400

R$ 3,20 R$ 9,60 R$ 7,78 R$ 41,00 R$ 11,55 R$ 9,90 R$ 14,90 R$ 4,70 R$ 23,49 R$ 6,40

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Tinta

Preta e branca 2 tintas spray amarela

Cola

1 tubo super bonder 1 Cola de madeira

Lixa

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R$ 132,52

4 Mtodos empregados Depois das peas serem cortadas com seus devidos tamanhos em uma serralheria, o primeiro passo feito foi o lixamento, para a remoo de contaminantes e farpas para posterior pintura. 7

Logo aps foi pregado todo comprimento da ponte, em dois cepos de madeira fixados com 4 pregos em cada base. Estando assim pronto,a base de sustentao da ponte. Com a ajuda de uma furadeira foram feitos quatro furos em cada cepo para a fixao dos barras verticais que vo compor a trelia, sendo inseridos nos furos cola de madeira para garantir melhor estabilidade da estrutura. Com as barras j fixadas, comea ento a colagem do restante das barras que para ficarem unidas corretamente foram fixadas com pequenos pregos ate que a cola secasse, isso foi possvel 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 fixao dos cabos nos ns da trelia e em sua seo plana.Depois do engate dos cabos, comea ento a pintura da ponte que foi realizada por pincel, rolo e tinta spray.

4.1 Procedimentos experimentais e equipamentos de peso Para comprovar a resistncia e eficincia do projeto apresentado, foi feito um ensaio destrutivo, onde foram colocadas 26 peas de cermica pesando 1,4 kg cada.

4.2 calculos

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5 RESULTADOS E CONCLUSES Comprovou que valida a combinao da trelia com os cabos, pois trouxe maior estabilidade e resistncia para a estrutura, suportando um peso de 40 kg sem esforo. Podendo chegar a 90 kg facilmente sem que se rompa.

6 Referencias Mecnica vetorial para engenheiros, Beer-johnston 8

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