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2024-04-17

Influência da rigidez à flexão de cabos

Este artigo descreve e explica a influência da rigidez à flexão de cabos sobre os esforços internos. Este artigo também dá dicas sobre como reduzir esta influência.

Geralmente, os cabos são assumidos de forma flexível de uma forma ideal. Isto deve-se ao facto de terem uma rigidez à flexão muito baixa em relação à sua rigidez à deformação. Contudo, em determinados casos, a influência da resistência à flexão do cabo pode ser relevante para o cálculo dos esforços internos. Agora já é possível descobrir em que casos e qual a dependência da rigidez à flexão de um cabo de aço.

Influência da secção do cabo na rigidez à flexão

Os cabos estruturais estão disponíveis em várias formas e dimensões. Iniciando em secções com um diâmetro de alguns milímetros, os cabos de suspensão para pontes suspensas, por exemplo, podem atingir um diâmetro de um metro. Quanto maior for o diâmetro do cabo, maior será o momento de inércia da secção e, consequentemente, a resistência à flexão. Além do mais, o momento de inércia dos cabos de aço depende do diâmetro dos fios individuais. Com a mesma área de secção, um cabo de aço constituído por muitos fios pequenos individuais tem um momento de inércia menor do que um cabo de aço constituído por alguns fios individuais grandes.

Influência da curvatura do cabo na tensão por flexão

Para ativar a rigidez à flexão, é necessária uma curvatura de cabo. As tensões de flexão resultantes da curvatura podem ser estimadas de forma aproximada com a equação de Reuleaux para a tensão normal de flexão.

Especialmente em secções de cabos fortemente curvadas, as tensões de flexão tornam-se determinantes, uma vez que podem ocorrer, por exemplo, nos pontos de aplicação de cargas de cargas concentradas ou quando o cabo passa sobre uma roldana.

Comparação de cabos flexíveis e rígidos

O exemplo a seguir mostra um cabo tracionado horizontalmente que é carregado no centro por uma carga concentrada vertical. Para este sistema estrutural, são comparados os resultados para a opção de um cabo rígido e para uma vez para a opção de um cabo flexível ideal.

Enquanto a influência da rigidez à flexão do cabo na deformação total é negligenciável, existem claras diferenças nas forças internas. Em contraste com o cabo ideal, o cabo resistente à flexão pode absorver para além das forças axiais, momentos de flexão e forças de corte. As tensões normais em todo o sistema estrutural são semelhantes para as duas variantes. Para cabos rígidos, ocorrem picos de tensão claros apenas na área da aplicação da carga, ou seja, onde o cabo está sujeito a uma forte curvatura.

Evitar as tensões normais de flexão grandes

Para evitar um sobredimensionamento do cabo, as tensões à flexão do cabo devem ser minimizadas o máximo possível. Isto é obtido evitando curvaturas elevadas dos cabos, por exemplo, através do aumento do diâmetro das roldanas de flecha. Por outro lado, também é possível para reduzir o diâmetro dos fios do cabo de forma a reduzir a tensão de flexão do cabo. Um cabo de aço constituído por muitos fios individuais pequenos é menos suscetível a tensões de flexão do que um cabo de aço constituído por alguns fios individuais grandes.


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