É isso mesmo! Fiz uma ponte de palitos de picolé. Mas não é qualquer ponte. Na verdade, é uma ponte bem comum (😁). O objetivo dessa atividade é aplicar a matemática por trás desse tipo de construção.
Introdução
Tive a oportunidade de participar da disciplina Mecânica dos Sólidos, com a professora Michele Oliveira. Essa disciplina faz parte do currículo do curso Bacharelado Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia – BICT. Esse curso oferece uma formação generalista em ciência e tecnologia, mas com a possibilidade do aluno egresso voltar e com mais 2 anos concluir uma curso de engenharia, como ambiente, civil, computação, transportes, aeroespacial e mecânca. Assim, o currículo do BICT é repleto de disciplinas que server de base para algum desses cursos de egenharia, muito úteis se o aluno já tiver uma ideia clara se vai seguir esse caminho e em qual engenharia.
A disciplina foi uma grata surpresa. Matriculei-me para preencher horário vago, mas o conteúdo foi, sem dúvida, muito enriquecedor. Tive contato com vários conceitos que me parecem bastante úteis par um engenheiro civil (embora meu objetivo final seja fazer engenharia da computação após terminar o BICT). E para mim, programador de computadores por profissão, nunca é demais aprender algo novo. Na minha área de atuação, muito rapidamente chegamos em um ponto em que conehcer lógica de programação é o menor dos problemas. A grante questão é ser capaz de traduzir o mundo em linguagem de programação. Possivelmente eu vou me aposentar sem precisar ussas conceitos de mecânica dos sólidos profissionalmente. Mas, se um dia tiver a oportunidade, eu já sei por onde começar. Isso é fascinante.
A ponte de palitos
A terceira nota da disciplina foi a realização de um trabalho e, no caso, a construção de uma ponte de palitos. Pontes, geralmente, são construídas com treliças. Treliças são estruturas formadas por um conjunto de barras conectadas em seus extremos e que criam um arranjo geométrico, geralmente composto de triângulos. Esse formato triangular é fundamental, pois proporciona estabilidade e rigidez, distribuindo as forças de maneira eficiente ao longo de uma estrutura. As treliças são amplamente utilizadas na engenharia civil, arquitetura e construção, principalmente em pontes, telhados e torres, bem como na construção de vários tiops de maquinários e na engenharia mecânica. Me parece que a treliça é o café com leite da engenharia civil.
Em se tratando de pontes, as barras que formam as treliças estão sujeitas a forças de tensão e de compressão. Tensão é a força que puxa tentando esticar o materia, enquanto a compressão aperta, tentando comprimir. É sabido que, no geral, os materiais são resistentes às forças de tensão que as forças de compressão. Pegue uma fota de papel e tente esticá-la, sem rasgar. É possível perceber que ela consegue suportar alguma força, impedindo o esticamente. No entanto, a mesma resistência não é notada se você tentar comprimir essa fita.
É muito importante conhecer toda teoria por trás das treliças. Dependendo da carga que a estrutura vai estar sujeita, um ou outro tipo de estrutura e organização das treliças pode ser melhor ou pior.
Nas imagens abaixo, a primeira ilustra uma treliça do tipo Pratt, e a segunda mostra uma treliça do tipo Howe. As barras diagonais das treliça do tio Pratt sofrem uma tração de aproximadamente 141 unidades de força, enquanto que na treliça Howe, barras diagonasi estão sujeitas a uma compressão de 141 unidades de força. Sabendo que os materiais são mais resistentes à tração, faz sentido que a treliça do tipo Pratt seja escolhida para um projeto de estrutura. Na prática, muitos outros fatores devem ser considerados, mas esses conceitos introdutórios deixam claro a razão porque ter uma base teórica sólida é importante.
Para fazer o projeto básico da minha ponte de palitos, usei o software SkyCiv, que para alguém leito como eu, foi relativamente bastante simples de manipular, desenhar e atribuir valoers. É um software pago, mas com um perído de avaliação que foi suficiente para eu concluir o trabalho da ponte.
A ponte foi contruída com palitos de picoler e super cola TekBond reforçada com bicarbonato de sódio.
Conclusão
Foi um prazer enorme fazer a disciplina. Um bom professor faz toda diferença. O trabalho mostrou os desafios práticos da construção de uma estrutura treliçada. Discussões essenciais ao projeto, como qual modelo de treliça utilizar, como dispor as barras, quais materiais utilizar, e como mitigar problemas não previstos, são alguns dos tópicos assimilados.
Embora possa parecer simples em uma primeira vista, as treliças são estrututas de alta tecnologia, mesmo remotando sua origem a milhares de anos. A evolução das técnicas e das ferramentas propiciou que elas pudesse ser construídas com os mais diferentes materiais disponíveis hoje, saindo da única opção disponível por muitos séculas: a madeira.
O cálculo preciso das cargas em uma treliça é importante, e a matemática para isso é direta. Os materiais possuem várias propriedades mecânicas que combinadas determinam o quanto é possível um material suportar.
Fica claro que, mais uma vez, embora possam parecer simples estruturas, as treliças desempenham um papel fundalmente na construção civil e em outras áreas da engenharia. Realizar um projeto de treliça não é um mero montante de cálculos matemáticos, mas requer experiência, entendimento do problema que a treliça vai resolver, e conhecimento dos materiais.