Kabeldurchhang-Rechner
Der SkyCiv-Kabeldurchhang-Rechner (oder Kabeldurchbiegungsrechner) hilft Ihnen, die Vorspannkräfte zu bestimmen, die erforderlich sind, um bei einem bestimmten Kabelaufbau einen bestimmten Kabeldurchhang zu erreichen. Dieser Rechner nutzt die leistungsstarke FEA-Technologie von SkyCiv, um iterativ verschiedene Vorspannkräfte durchzuarbeiten, um die erforderliche Kraft für einen bestimmten Durchhang oder eine bestimmte Kabeldurchbiegung zu bestimmen.
Der endgültige Kabeldurchhang und die erforderliche Vorspannung werden anhand der folgenden Eingaben berechnet:
- Kabellänge (m)
- Kabeldurchmesser (mm)
- Zielkabeldurchhang (mm) - der gewünschte Kabeldurchhang, für den Sie iterieren
- Materialeigenschaften - wie Dichte des Stahls und Elastizitätsmodul
- Iterationseinstellungen - Dezimalstellen oder Genauigkeit beim Iterieren zur Lösung
Die folgenden Berechnungen des Kabeldurchhangs basieren auf der Iteration zwischen verschiedenen Vorspannungslasten, um den gewünschten Kabeldurchhang zu berechnen.
Ein Leitfaden zur Kabeldurchbiegung oder zum Kabeldurchhang
Was ist Kabeldurchhang??
Der Kabeldurchhang ist das Ausmaß der Durchbiegung, die ein Kabel unter seinem Eigengewicht und etwaigen Vorspannungsbelastungen im Kabel erfährt. Das Gewicht des Kabels führt zu einem vertikalen Durchhang:
Jedoch, Dieser Durchhang kann durch Einbringen einer Zugkraft in das Kabel ausgeglichen werden, auch Vorspannlast genannt:
Gleichung für den Kabeldurchhang
Der obige Rechner wird zwischen Erhöhen und Verringern der Vorspannung im Kabel iterieren, um zu versuchen, den angestrebten Kabeldurchhang zu berechnen. Der Rechner verwendet den FEA-Löser von SkyCiv, um diese Werte für ein genaueres Design genau zu berechnen. Jedoch, Es können auch einfache Berechnungen durchgeführt werden, um die Durchbiegung eines Kabels mithilfe einfacher Kabeldurchbiegungsgleichungen zu berechnen:
Durchhang = (w * (L/2)²) / (2 * T.)
wo;
w = Gewicht des Kabels in N/m
L = Länge des Kabels
T = Auf das Kabel ausgeübte Zugkraft
Beispiel für die Berechnung des Durchhangs eines Kabels
Q.: Stellen Sie sich vor, wir haben ein Kabel mit der Länge L=10m, zwischen zwei Stützen auf gleicher Höhe aufgehängt. Das Kabel hat ein einheitliches Gewicht 𝑤 =0,154 kg/m, und es ist mit einer horizontalen Spannung 𝑇 = 500N vorgespannt.
1. Bestimmen Sie das Gewicht pro Längeneinheit in Newton:
Gewicht pro Längeneinheit: 0.154 kg/m² * 9.81 m/s² = 1.54 N / m
2. Verwenden Sie für den Durchhang die parabolische Näherung:
Der Durchhang (und) in der Mitte der Spanne (x = L/2) kann mit der Formel berechnet werden:
y = (w * (L/2)²) / (2 * T.)
y =(1.54 N / m * (5m)²) / (2 * 500 N.)
y ≈ 0.0385 m = 38,5 mm
Vergleich der FEA-Kabeldurchhangberechnungen mit der Kabeldurchhangformel
Vergleich mit dem Ergebnis unseres Rechners, mit der gleichen Eingabe, Wir können sehen, dass wir zu einem ähnlichen Ergebnis kommen. Im Rechner, Eine Kraft von 342 N führte zu einem Nettodurchhang von 38,2 mm, In der vereinfachten Formel erhalten wir jedoch eine Kraft von 500 N, um einen ähnlichen Durchhang von 38,5 mm zu erreichen. Der obige Kabeldurchbiegungsrechner verwendet die Finite-Elemente-Analyse, um das Ergebnis zu berechnen, Dies ist viel genauer, da eine nichtlineare Analyse durchgeführt wird, anstatt sich wie im obigen Beispiel auf eine vereinfachte empirische Formel zu verlassen.
Die Ergebnisse sind eindeutig ähnlich und liegen in einem angemessenen Bereich, Es wird jedoch dringend empfohlen, bei der Strukturplanung ein fortgeschritteneres Tool zu verwenden.
Warum müssen wir den Durchhang eines Kabels berechnen??
Der Kabeldurchhang ist ein wichtiger Teil der Konstruktion und Installation jedes Kabelsystems. Für Design, Es ist wichtig, den Abstand zu gewährleisten und die Belastung der tragenden Strukturen zu bewältigen. Zum Beispiel, in Stromleitungen, Aus Sicherheitsgründen muss ein Techniker möglicherweise sicherstellen, dass genügend Abstand zum Boden vorhanden ist. zusätzlich, Sie müssen auch wissen, wie viel zusätzliche Belastung die Stange dadurch erfährt.
Andere Fälle umfassen Brücken (insbesondere Hängebrücken) und Oberleitungssysteme in Eisenbahnstrukturen - wo das Oberleitungssystem bei einem bestimmten Durchhang abgestützt werden muss.
Der Durchhang eines Kabels ist auch während der Installationsphase erforderlich. Für den Installateur ist es wichtig, die richtige Spannung zu kennen, die auf ein Kabel ausgeübt werden muss, um einen bestimmten Durchhang zu erreichen. Dabei müssen auch Umweltfaktoren wie Temperaturänderungen berücksichtigt werden, Windlasten, die Auswirkungen auf die Tragkonstruktion und damit auf das Kabel haben können, und etwaige Eislasten, die auf das Kabel wirken könnten.
Andere Rechner
Über SkyCiv
Neben diesem Kabelspannungsrechner bietet SkyCiv eine breite Palette an Cloud-Strukturanalyse- und Design-Software für Ingenieure. Als ein sich ständig weiterentwickelndes Technologieunternehmen sind wir bestrebt, bestehende Arbeitsabläufe zu erneuern und zu hinterfragen, um Ingenieuren bei ihren Arbeitsprozessen und Entwürfen Zeit zu sparen.
FAQ?
Was ist, wenn ich komplexere Kabelsysteme berechnen muss??
SkyCiv verfügt über eine voll funktionsfähige Strukturanalysesoftware namens SkyCiv Structural 3D, welches die Fahrkabelanalyse unterstützt. Dabei handelt es sich um Strukturelemente, die nichtlinear sind und sich nur bei großen Verschiebungen verspannen. Sie können Biege- oder Scherkräften nicht standhalten, aber in der Lage, Lasten unter Spannung zu tragen.
Sie können so ziemlich jedes Kabelsystem in 3D modellieren und lösen, da wir eine vollständige FEA auf dem System ausführen, wohingegen dieser Rechner eher eine einfache Fallanalyse durchführt. Hier ist ein Beispiel einer Kabelstruktur in SkyCiv Structural 3D. Erfahren Sie mehr unter Kabel in SkyCiv Structural 3D.
