Ensaio e simulação computacional de estrutura geodésica tipo icosaedro truncado construída com barras de bambu

• Autor(a) principal: Castro, Gustavo Correa de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24796
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Geodésia; Bambu; Modelos e construção de modelos; Modelos arquitetônicos; Método dos elementos finitos; Geodesy; Bamboo; Models and modelmaking; Architectural models; Finite element method

Estruturas geodésicas são importantes pois são leves, estáveis e podem vencer grandes vãos livres entre sua estrutura. Isso ocorre devido ao seu formato de cúpula, que permite uma distribuição homogênea por toda a estrutura. Tal característica dos esforços permite o menor consumo de matéria prima, o que reduz custos tanto econômicos quanto de recursos naturais. Um dos problemas encontrados ao construir estruturas geodésicas, são as uniões entre os perfis estruturais. A busca por recursos naturais permite que novos materiais sejam utilizados na engenharia, o bambu se encaixa neste contexto. O colmo de bambu é um tubo vegetal que possui boas propriedades mecânicas e físicas que permitem seu uso como material estrutural. Uma característica importante dos colmos de bambu, é que possui massa especifica (densidade) baixa. Neste estudo inicialmente analisou diferentes materiais para união e seus respectivos comportamentos. Foram preparados corpos de prova e em seguida realizou-se ensaios de flexão. Chegou-se à conclusão que a melhor solução é o uso de lâminas de bambu amarradas nas uniões entre as barras de bambu. A solução se mostra positiva por: permitir a utilização de cobertura como telhados, diminuir uso de materiais industriais, reduzir impactos visuais devido à combinação de materiais e conservar as propriedades da estrutura geodésica e das barras de bambu utilizadas. A partir destas conclusões iniciais, construiu-se um molde e em seguida duas maquetes de estrutura geodésica tipo icosaedro truncado composto por hexágonos e pentágonos compostas por barras de bambu. As arestas dessas geometrias são iguais, assim os segmentos de barras de bambu têm todos o mesmo comprimento. Ensaios de carregamento vertical foram aplicados nas duas maquetes, com base nos resultados obtidos nos carregamentos, pode-se concluir: quais uniões mais sofrem com efeitos de carregamento e à medida que ocorre o carregamento, a estrutura se arranja e a partir de um determinado momento a variação de deslocamento vertical se reduz consideravelmente. Avaliando a estrutura pelo método de elementos finitos utilizando o programa ANSYS, pode-se analisar as uniões que mais sofrem com aplicação de carregamento. Evidenciando que os dados experimentais são compatíveis com a simulação computacional. Desta forma, para otimizar a estrutura o ideal é aplicar reforço nessas uniões. Os resultados obtidos ajudam a concluir que ensaios simples, tipo carregamento vertical, permitem extrair dados da realidade sem grandes investimentos, e a simulação computacional ajuda a compreender melhor o comportamento avaliado.