In generale, si presume che i cavi siano flessibili in modo idealizzato. Ciò è dovuto al fatto che hanno una rigidezza flessionale molto bassa in relazione alla loro rigidezza a deformazione. In alcuni casi, tuttavia, l'influenza della rigidezza flessionale della fune può essere rilevante per il calcolo delle forze interne. Ora puoi scoprire in quali casi e da cosa dipende la rigidezza flessionale di una fune metallica.
Influenza della sezione trasversale della fune sulla rigidezza flessionale
I cavi per l'ingegneria strutturale sono disponibili in vari modelli e dimensioni. A partire da sezioni trasversali con un diametro di pochi millimetri, le funi di sospensione dei ponti sospesi, ad esempio, possono raggiungere un diametro fino a un metro. Maggiore è il diametro della fune, maggiore è il momento di inerzia della sezione trasversale e quindi la rigidezza flessionale. Inoltre, il momento di inerzia delle funi metalliche dipende dal diametro dei singoli fili. Con la stessa area della sezione trasversale, una fune costituita da molti piccoli fili singoli ha un momento di inerzia inferiore rispetto a una fune costituita da pochi grandi fili singoli.
Influenza della curvatura del cavo sulla tensione di flessione
Per attivare la rigidezza flessionale, è necessaria una curvatura della fune. Le tensioni di flessione risultanti dalla curvatura possono essere stimate approssimativamente con l'equazione per la tensione normale di flessione secondo Reuleaux.
La tensione di flessione diventa determinante soprattutto nelle sezioni di funi fortemente curve, poiché possono verificarsi, ad esempio, nei punti di applicazione del carico di carichi concentrati o quando si fa scorrere la fune su una puleggia.
Confronto di funi flessibili e rigide
L'esempio seguente mostra una fune tesa orizzontalmente che è caricata nel mezzo da un carico concentrato verticale. Per questo sistema strutturale, vengono confrontati i risultati per l'avvicinamento di un cavo rigido e una volta per l'avvicinamento di un cavo flessibile ideale.
Mentre l'influenza della rigidezza flessionale della fune's sulla deformazione totale è trascurabile, ci sono chiare differenze nelle forze interne della forza. A differenza della fune ideale, la fune resistente alla flessione può assorbire i momenti flettenti e le forze di taglio oltre alle forze assiali. Le tensioni normali nell'intero sistema sono simili per entrambe le varianti. Picchi di tensione evidenti si verificano per un cavo rigido solo nell'area di applicazione del carico, cioè dove il cavo è soggetto a una forte curvatura.
Evitare grandi tensioni normali di flessione
Per evitare il sovradimensionamento del cavo, le tensioni di flessione del cavo dovrebbero essere ridotte al minimo il più possibile. Ciò si ottiene evitando forti curvature della fune, ad esempio aumentando il diametro delle pulegge di rinvio. Un'altra misura per ridurre le tensioni di flessione nel cavo è la riduzione dei diametri dei singoli fili. Una fune costituita da molti piccoli fili singoli è meno suscettibile alle tensioni di flessione rispetto a una fune costituita da pochi grandi fili singoli.
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