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2024-04-17

Influencia de la rigidez a flexión de los cables

Este artículo muestra y explica la influencia de la rigidez a flexión de los cables en sus esfuerzos internos. Este artículo también da consejos sobre cómo reducir esta influencia.

Generalmente, se supone que los cables son flexibles de una manera idealizada. Esto se debe al hecho de que tienen una rigidez a flexión muy baja en relación con su rigidez de deformación. En ciertos casos, sin embargo, la influencia de la rigidez a flexión del cable puede ser relevante para el cálculo de los esfuerzos internos. Ahora puede averiguar en qué casos y de qué depende la rigidez a flexión de un cable de acero.

Influencia de la sección del cable en la rigidez a flexión

Los cables para ingeniería estructural están disponibles en varios diseños y dimensiones. Comenzando en secciones con un diámetro de unos pocos milímetros, los cables de suspensión de puentes colgantes, por ejemplo, pueden alcanzar un diámetro de hasta un metro. Cuanto mayor es el diámetro del cable, mayor es el momento de inercia de la sección y, por lo tanto, la rigidez a flexión. Además, el momento de inercia de los cables metálicos depende del diámetro de los alambres individuales. Con la misma área de la sección, un cable metálico compuesto por muchos alambres individuales pequeños tiene un momento de inercia menor que un cable metálico compuesto por unos pocos alambres individuales grandes.

Influencia de la curvatura del cable en la tensión de flexión

Para activar la rigidez a flexión, se requiere una curvatura del cable. Las tensiones de flexión resultantes de la curvatura se pueden estimar aproximadamente con la ecuación para la tensión normal de flexión según Reuleaux.

La tensión de flexión se vuelve determinante especialmente en secciones de cable fuertemente curvadas, ya que pueden ocurrir, por ejemplo, en los puntos de aplicación de cargas de cargas puntuales o al pasar el cable sobre una polea.

Comparación de cable flexible y rígido

El siguiente ejemplo muestra un cable tensado horizontalmente que está cargado en el medio por una carga puntual vertical. Para este sistema estructural, se comparan los resultados para la aproximación de un cable rígido y una vez para la aproximación de un cable flexible ideal.

Si bien la influencia de la rigidez a flexión del cable en la deformación total es insignificante, existen claras diferencias en los esfuerzos internos. A diferencia del cable ideal, el cable resistente a flexión puede absorber momentos flectores y esfuerzos cortantes además de los esfuerzos axiles. Las tensiones normales en todo el sistema son similares para ambas variantes. Los picos de tensión claros ocurren para un cable rígido solo en el área de aplicación de la carga, es decir, donde el cable está sujeto a una fuerte curvatura.

Evitar grandes tensiones normales de flexión

Para evitar el sobredimensionamiento del cable, las tensiones de flexión del cable se deben minimizar tanto como sea posible. Esto se logra evitando fuertes curvaturas del cable, por ejemplo, aumentando el diámetro de las poleas de desviación. Otra medida para reducir las tensiones de flexión en el cable es la reducción de los diámetros de los alambres individuales. Un cable metálico compuesto por muchos alambres individuales pequeños es menos susceptible a las tensiones de flexión que un cable metálico compuesto por unos pocos alambres individuales grandes.


Autor

El Sr. Wanke proporciona soporte técnico para los clientes de Dlubal Software.