Para calcular la tensión en un cable., Los ingenieros generalmente usan estática de primeros principios.. Para que una estructura esté en equilibrio y sea estática (es decir. no se mueve) deberá satisfacer las ecuaciones de equilibrio:

ΣFy = 0
Σ Fx = 0

es decir. todas las fuerzas en las direcciones X e Y deben sumar cero

Este principio básico forma la base de todos los cálculos al calcular la tensión en un cable..

En el siguiente ejemplo simple, dado P = 500 kg, ¿Cuál es la tensión en el cable??

Bueno en este caso, la suma de fuerzas en Y (vertical) debe ser igual a cero. Como no hay fuerza en x (horizontal) podemos ignorar Σ Fx = 0, ya que esto ya es cierto.

ΣFy = 0
0 = -500 + T1
T1 = 500kg
∴ la tensión en el cable es de 500kg (También se puede indicar como 500 kg x 9.81 = 4.91 kN)

ángulos dados una₁ = 45° y una₂ = 73° con una carga de 500 kg.

Como tenemos dos ecuaciones, y dos incógnitas (T1, T2) podremos resolver este sistema. primero, considere las dos ecuaciones de equilibrio.

ΣFy = 0: T₁ sin(una₁) + T₂ sin(una₂) =P
Σ Fx = 0: T₁ cos(una₁) =T₂ cos(una₂)

Resolviendo para T₂ en términos de T₁ de la condición horizontal nos da:

T₂ =T₁ (cos(una₁)/cos(una₂))
T₂ = 2.4185 T₁

Sustituyendo T₂ en la condición vertical, obtenemos:

T₁ (sin(una₁) + (cos(una₁)/cos(una₂)) sin(una₂)) =P
T₁ =P / (sin(A'1) + (cos(A'1)/cos(A'2)) sin(A'2))
T₁ = 500 / (sin(45) + (cos(45)/cos(73)) sin(73))

T₁ = 165.56 kg (o 1.624 kN)

El alargamiento es el concepto de que el cable se estirará cuando se tense.. La distancia a la que este se estira se conoce como alargamiento y se representa como un cambio de longitud. (L). Una vez que tengas la tensión en el cable., puedes calcular el alargamiento (L) en el cable debido a la carga.

La fórmula básica de alargamiento del cable. (que también se utiliza la calculadora de cable de tensión anterior) es:

El acero generalmente se expandirá a temperaturas más altas.. Para dar cuenta de esto, la calculadora también permitirá a los usuarios ingresar un cambio de temperatura para calcular la expansión térmica del material y el alargamiento del cable.. Esto se basa en la siguiente fórmula de alargamiento térmico:

Δtemp = el cambio de temperatura
L = la longitud original del cable
α = Coeficiente de Expansión Térmica (para acero, el valor suele estar dentro del rango de 10e-6 a 12e-6 m/m°C)

La calculadora anterior también se puede utilizar para calcular la tensión causada por las fuerzas de fricción al tirar de un objeto pesado a lo largo de una superficie.. Mientras tiras de un peso, dada por PAGS abajo (y en la calculadora), Se aplica una fuerza de fricción en la dirección opuesta a la que se tira.. Esto es evidente en el siguiente diagrama de cuerpo libre.:

Luego, la calculadora procederá a calcular las tensiones y alargamientos causados ​​por esta fuerza de tensión de tracción.. El cálculo de la tensión de tracción del cable es bastante sencillo., y solo implica multiplicar la fuerza vertical por el coeficiente de fricción:

F = µ·N

• F es la fuerza debida a la friccion (en newtons, norte),
• μ es el coeficiente de fricción entre las superficies en contacto,
• norte es la fuerza normal (en newtons, norte), cual es la fuerza perpendicular a las superficies en contacto. Para superficies horizontales, La fuerza normal suele ser igual al peso del objeto., norte = metro · gramo, dónde m es la masa del objeto (en kilogramos, kg) y gramo es la aceleración debida a la gravedad (aproximadamente 9.81 em² en la superficie de la tierra).

• Calculadora de pandeo de columnas
• Calculadora matricial de rigidez
• Calculadora del módulo de Young
• Calculadora de la razón de Poisson
• Calculadora de tramos de viguetas para pisos

Además de esta calculadora de tensión de cable, SkyCiv ofrece una amplia gama de software de diseño y análisis estructural en la nube para ingenieros.. Como una empresa tecnológica en constante evolución., estamos comprometidos en innovar y desafiar los flujos de trabajo existentes para ahorrar tiempo a los ingenieros en sus diseños y procesos de trabajo.

Para utilizar la calculadora de tensión del cable SkyCiv, sigue estos pasos:

1. Abre la calculadora en tu dispositivo.
2. Propiedades del cable de entrada:
   • Parámetros del cable como la longitud del cable, Diámetro del cable (o Área), Propiedades materiales, como el módulo de Young y las propiedades térmicas)
3. Valores de carga de entrada:
   • Carga aplicada (PAGS): Esta debe ser una carga factorizada para garantizar que se proporcione un factor de seguridad en sus diseños.
   • Cambio Térmico (T): Este es el cambio de temperatura que está sufriendo el cable.. Por ejemplo, Antes de la instalación, el cable puede almacenarse y medirse a temperatura ambiente., digamos 20°C. sin embargo, En el diseño final, el cable podría estar cerca del equipo de la planta., o bajo la luz solar directa, lo que significa que la temperatura de diseño podría ser de 50°C. El cambio de temperatura se introduciría como +30°C
   • Límite elástico del cable (año fiscal): Esto es opcional pero proporcionará algún cálculo de utilidad. (¿Cuánto material se utiliza antes de que falle?)
4. Basado en tus aportes, La interfaz de la calculadora mostrará el máximo y el mínimo.: corte, momento, y valores de desplazamiento, así como el diagrama de fuerza cortante, Diagrama de momento, y diagrama de desplazamiento.

SkyCiv tiene un software de análisis estructural con todas las funciones llamado SkyCiv Structural 3D, que soporta el análisis de cables catenarios. Son elementos estructurales que no son lineales y se tensan sólo con grandes desplazamientos.. Tienen capacidad nula para fuerzas de flexión o corte., pero capaz de transportar carga en tensión.

Puedes modelar y resolver prácticamente cualquier sistema de cables en 3D, ya que estamos ejecutando un FEA completo en el sistema, mientras que esta calculadora ejecuta más bien un análisis de caso simple. Aquí hay un ejemplo de una estructura de cables en SkyCiv Structural 3D.. Obtenga más información en Cables en SkyCiv Estructural 3D.