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2020-10-01

Polipasto (sistema de poleas y bloque) | Opciones y modelado

Este artículo describe los principios básicos y enfoques de modelado de los sistemas de poleas en RFEM.

Origen

Las grúas ya se han estado utilizando desde hace más de 2.500 años en la construcción. Con el tiempo, las grúas se han desarrollado aún más. Para mover grandes cargas sin motores, se utilizaron tanto la regla de la palanca como los aumentos de fuerza por medio de varias líneas de cuerdas y poleas. Estos principios básicos simples pero ingeniosos todavía se utilizan hoy en día.

¿Qué es un sistema de poleas y bloque?

Un sistema de poleas y bloque es una estructura mixta que consta de un cable y al menos una rueda de polea utilizados para levantar cargas. Al usar varias poleas, se puede reducir aún más la fuerza necesaria para levantar una determinada pieza con peso. Algunas de las poleas tienen una posición fija, mientras que otras son las llamadas poleas móviles que se mueven durante el proceso de elevación. La ventaja de aumentar la fuerza se debe compensar con una mayor distancia de las poleas.

Cuatro sistemas típicos de poleas

A continuación se describen cuatro opciones de sistemas de poleas con la fuerza de tracción hacia abajo. En el archivo del modelo, que puede descargar al final de este artículo, encontrará una estructura lo más realista posible, incluyendo un modelado esquemático simple para comprender mejor el comportamiento.

Este ejemplo muestra para cada tipo cómo levantar un peso de G = 100 N sobre una altura de u = 100 mm. Donde:
F ... Fuerza necesaria para levantar el peso, se corresponde con el apoyo inferior izquierdo en el modelo de RFEM
n ... Número de secciones de cable
Δl ... Distancia de tracción necesaria para aumentar el peso la distancia u

Para este tipo de sistema de poleas, la distancia necesaria de las poleas se determina mediante Δl = n · u.

Traslado 1: 1
F = G
Δl = u

Traslado 1: 2
F = 0,5 · G
Δl = 2 · u

Traslado 1: 3
F = 1/3 · G
Δl = 3 · u

Traslado 1: 4
F = 1/4 · G
Δl = 4 · u

Modelado en RFEM

Durante el modelado, debe introducir el cable como una polilínea continua con al menos tres nudos. Por lo tanto, el programa "sabe" que es un elemento que es un cable completo. Luego, puede asignar el tipo de barra "Cable en poleas" a esta polilínea. Al menos un extremo del cable debe tener un soporte fijo o una barra para que se pueda transferir la carga de tracción aplicada. Dado que la fuerza de tracción debe ser constante en un "Cable en poleas", los elementos conectados durante el proceso de modelado no necesitan ninguna definición adicional. Los elementos adyacentes o apoyos en nudos reciben esfuerzos de desviación si hay pandeo en los cables.

Al modelar, las barras rígidas se aplicaron de tal manera que la fuerza de la losa se puede mostrar en un apoyo. Se colocaron apoyos estabilizadores adicionales en las poleas móviles para contrarrestar la inestabilidad.

La distancia de tracción necesaria se aplicó mediante una deformación impuesta en el nudo.


Autor

El Sr. Fröhlich proporciona soporte técnico a nuestros clientes y es responsable del desarrollo en el área de estructuras de hormigón armado.

Enlaces
Referencias
  1. Handbuch RFEM, Dlubal Software. Tiefenbach, März 2020.