Pesquisas em Andamento

PROJETO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA 2019-2020

TÍTULO: MODELOS REDUZIDOS DE ESTRUTURAS COM APLICAÇÃO NO ENSINO DE ENGENHARIA CIVIL

Orientadora: Juliana da Cruz Vianna Pires

Alunos: Natalia Moschen Bottecchia e Pedro Henrique Avancini Guimarães

RESUMO:
Este projeto foi elaborado a fim de melhorar o ensino de disciplinas teóricas da área de estruturas nos cursos de engenharia civil e arquitetura e urbanismo. Busca-se propiciar melhor entendimento dos alunos e mais interesse com exemplos práticos em modelos reduzidos.
O projeto abordará o estudo dos modelos reduzidos instalados no LabDEst (Laboratório Didático de Estruturas). Este laboratório conta com protótipos voltados para a área de estruturas que são compostos por pórticos que possibilitam estudo de vigas bi apoiadas e em balanço, treliças e estruturas em arco. Todos os protótipos estão conectados a um sistema de aquisição de dados que permite comparar os resultados obtidos nos ensaios com os resultados reais.
Também será estudado como abordar de forma didática o Mola Model, criado pelo arquiteto Márcio Sequeira de Oliveira. O Mola Model ou kit Mola é um sistema composto por peças moduladas que se conectam por imãs, permitindo inúmeras combinações, que permite a simulação de estruturas reais. Com estes kits, é possível ensinar o comportamento das estruturas de uma maneira prática e experimental.
Análises numéricas dos protótipos serão implementadas por meio do programa Ansys via elementos finitos para comparação com os ensaios experimentais.

OBJETIVO:
O objetivo geral desse projeto é aprimorar o ensino nos cursos de engenharia civil e arquitetura e urbanismo, especificamente para a melhor compreensão das disciplinas da área de estruturas, com utilização de exemplos práticos em modelos reduzidos. Com a utilização dos protótipos que estão conectados em computadores, será possível criar tabelas e gráficos e também simular experimentos para que os estudantes possam comparar os resultados obtidos com os resultados teóricos. A utilização do Mola Model ajudará o estudante a compreender o comportamento das estruturas pela visualização de suas deformações mediante a aplicação de carregamentos. Assim, pretende-se despertar o interesse dos alunos em disciplinas que são teóricas e auxiliar na aprendizagem. Adicionalmente, será possível elaborar análises numéricas que simulem os protótipos ensaiados e confrontar os resultados com os experimentais.

Objetivos específicos:
Nos protótipos de vigas bi-apoiadas e em balanço, conforme as possibilidades de cada tipo de ensaio, é possível atingir os seguintes objetivos específicos:
• No momento fletor de vigas: observar a variação do momento fletor no ponto de carregamento; a variação do momento fletor fora do ponto de carregamento; e, avaliação dos vários outros casos de carregamento,incluindo cargas através da viga.
• Na força cortante na viga: observar a variação da força de cisalhamento com um ponto de carregamento crescente; variação da força de cisalhamento para várias condições de carregamento; e, Avaliação dos vários outros casos de carregamento e seus efeitos sobre a força de cisalhamento, incluindo cargas através da viga.
• Na deflexão: observar as deflexões em vigas e formulação geral da flexão; Rotações nas extremidades das vigas; e Módulo de elasticidade (módulo de Young) para vários materiais.
• Na flexão: Segundo momento de área; Conversão de deformações em tensões; Extensômetros; e a equação de flexão.
No protótipo das estruturas pivotadas os objetivos específicos são: Estudo da notação de Bow, deformações, tensões, forças e deflexões em várias estruturas, incluindo treliças e comparação entre diferentes estruturas. No protótipo dos arcos tri articulados os objetivos são: estudar as características de um arco com três articulações; Relação entre as cargas aplicadas e a reação horizontal produzida por uma estrutura em arco determinada simples; e apreciação da estabilidade de apoio e economia.
No protótipo com duas articulações, Demonstração das características de um arco com duas articulações; Avaliação da relação entre as cargas aplicadas e a reação horizontal produzida por uma estrutura em arco redundante (em um grau de liberdade); e, Comparação do comportamento com a teoria simplificada baseada na secante.
No protótipo com arco fixo: Demonstração das características de um arco fixo; Avaliação da relação entre as cargas aplicadas, a reação horizontal e o momento fixo produzido por uma estrutura em arco fixo (redundante em três graus de liberdade); e, Comparação do comportamento com a teoria simplificada baseada na secante.
Em relação à utilização do Mola Model, possibilita a análise e compreensão de diferentes conceitos estruturais, associados à:

- estabilidade estrutural;

- deslocamentos e deformações;

- comportamento de acordo com tipos de carregamentos;

- comportamento de acordo com diferentes condições de contorno;

- influência da forma;

- processo de montagem.

Propor modelos numéricos para comparação com os ensaios experimentais.

RESUTADOS ESPERADOS:

Elaboração de material didático para aulas práticas no LabDEst, através do estudo das possibilidades de ensaios com os protótipos e com o Mola Model.
Modelos numéricos que represente fielmente o comportamento estrutural dos protótipos.
Publicação de artigos científicos em periódicos nacional e internacional, em anais de congressos nacional e internacional.