Cómo modelar y analizar una estructura de elevación de cables
Aprende a realizar un análisis de cables en una estructura con este sencillo tutorial. Mirando cómo modelar el marco., Aplicar cargas para simular equipos y otras cargas muertas., antes de analizar la estructura utilizando el software FEA de SkyCiv.
El tutorial también analizará problemas comunes al resolver cables..
Modela tu estructura de acero
Comencemos construyendo un marco simple., esto será lo que levantaremos usando los elementos del cable. Aprovecharemos al máximo las siguientes útiles funciones de modelado.:
- herramienta de lápiz – modelar rápidamente usando la herramienta pluma
- Edición múltiple – mantenga presionada la tecla CTRL y arrastre el mouse para seleccionar y editar múltiples partes de su modelo
- Secciones de búsqueda – agregue rápidamente secciones de nuestra biblioteca en segundos, usando la búsqueda
- Cargas de área – Un camino, Cargas bidireccionales y de área de carga de viento que calculan automáticamente (y reajustar!) las áreas tributarias de los miembros.
Agregar elementos de cable
Entonces ahora agregamos los cables.. Los cables son elementos no lineales., Básicamente, se agregan de la misma manera que agregarías a cualquier otro miembro.. La principal diferencia es que los cables nunca están comprimidos., tener flexión cero, capacidad torsional o cortante (son solo de tensión) y a menudo exhiben grandes desplazamientos y comportamiento no lineal. Por lo tanto, el análisis de este tipo de elementos se trata de manera ligeramente diferente a los elementos de acero normales que tienen resistencia a la flexión y otras resistencias..
El modelado de los elementos del cable se realiza de la misma manera que lo haría con cualquier otro elemento.. sin embargo, cuando estás asignando los atributos, usted seleccionaría Tipo: Cable. Esto asignará automáticamente al elemento fijaciones finales fijadas y lo tratará como un elemento de cable en el solucionador..
Abrir la vista del renderizador, muestra claramente los elementos del cable (en este modelo, denotado como ID de sección 2).
Aplicación de equipos y otras cargas.
La aplicación de cargas de equipo a la estructura de su marco es la misma que en los modelos de análisis regulares.. En este caso hemos aplicado una carga de equipo (usando cargas de área de dos vías) y alguna otra carga muerta (usando cargas de área unidireccionales).
Realizar un análisis no lineal y reparar problemas de estabilidad.
Los cables suelen sufrir grandes deformaciones cuando se someten a cargas importantes.. La no linealidad geométrica explica los cambios en la geometría del cable a medida que se deforma. El supuesto inicial de linealidad en la respuesta del cable. (como en el análisis estático lineal) deja de ser válido cuando las deformaciones se vuelven significativas.
Es necesario utilizar un análisis no lineal cuando hay elementos de cable presentes., ya que el análisis no lineal considera estos cambios geométricos y proporciona resultados más precisos. Cuando carga o tensa un cable, después de cada paso, la estructura se ha movido tanto que las cargas no necesariamente se aplican en la misma posición que antes.
Por lo tanto, para esta estructura necesitaremos realizar un análisis no lineal. Nota: si el usuario selecciona Análisis Estático Lineal, volverá automáticamente al análisis no lineal.
Revisando los resultados
Una vez que el análisis se haya completado con éxito, es una buena idea comprobar las desviaciones para (a) asegurar que las cifras sean razonables y (b) animar la deflexión de la estructura para ver si se deforma de la manera esperada. Si los elementos del cable no se resuelven correctamente, Verá curvas de deflexión irregulares y podría ser una indicación de que los cables están sobrecargados o insuficientes..
Un elemento de cable que se comporte bien debe ser liso, hundirse y mostrar deformaciones solo por tensión, como se ve en el modelo de ejemplo:
Otro resultado que vale la pena revisar, es la tensión axial en los tendones del cable. Obviamente, ya que el cable no tiene capacidad de corte o flexión, toda la fuerza se transfiere a través de la tensión en el elemento. De manera predeterminada, la estructura resaltará cualquier tensión que exceda el rendimiento del material/resistencia máxima. También puede ingresar su propia tensión permisible personalizada, para que pueda identificar fácilmente los elementos que exceden sus límites de estrés:
Otro resultado que vale la pena considerar es el alargamiento de su cable.. Similar al resultado de deformación revisado anteriormente., sin embargo, en este caso estamos viendo hasta dónde se ha estirado el cable.. A menudo existen límites a lo que es aceptable cuando se trata de diseñar cables.. El análisis de desplazamiento ayuda a evaluar el comportamiento del cable bajo diferentes condiciones de carga y garantiza que los desplazamientos estén dentro de los límites permisibles..
Para esto, podemos usar el análisis de un solo miembro y activar Desplazamiento Local X lo que nos dará la deflexión total en el cable a lo largo de su propio eje. En el siguiente ejemplo, el cable se alarga por 2.1164 pulgadas:
Problemas comunes de resolución en el análisis de cables
Si la estructura de su cable no logra resolver (muchas veces debido a la inestabilidad o la incapacidad de converger), aquí hay algunas cosas comunes para verificar o probar:
- Compruebe el tamaño del diámetro
- Compruebe que los cables no estén cargados en exceso o en defecto
- Reduzca su precisión de convergencia
- Agregar soportes adicionales
- Verifique sus otros miembros
Preguntas más frecuentes
La flexión del cable se tiene en cuenta considerando el peso propio del cable y las cargas aplicadas., que causan deflexión. Los ingenieros suelen utilizar ecuaciones de catenaria o métodos numéricos para determinar la forma y el pandeo del cable en condiciones de carga específicas..
Si, se puede aplicar una carga de pretensado a un elemento de cable
Si, sin embargo, el software se encargará automáticamente de esto por usted.. En otro software, el elemento del cable puede dividirse en elementos más pequeños, que puede ser complicado de ajustar. SkyCIv conservará el elemento como miembro único, y solo divide el elemento en el lado del solucionador – facilitando el modelado y los cambios.
