Los elementos de cable utilizados en el software estructural son muy útiles cuando se trata de puentes atirantados., puentes de suspensión, redes de cables y postes / torres arriostrados. sin embargo, Los cables son muy difíciles de modelar y analizar debido a sus características altamente no lineales.. Los cables generalmente se asemejan a alambres de acero delgados o cuerdas que son muy flexibles, a menudo sufriendo grandes desviaciones. Por estas razones, Un análisis lineal-estático no es apropiado y puede dar lugar a resultados extremadamente inexactos..

Elementos del cable de catenaria

Un buen software de análisis estructural incluirá la capacidad de modelar estructuras utilizando un elemento de cable dedicado.. Algunos programas de software no admiten directamente elementos de cable, pero sugieren que los cables se modelen utilizando una serie de elementos de armadura de solo tensión.. sin embargo, para que los elementos de truss sean incluso remotamente precisos en este escenario, Se requiere que el usuario ingrese las posiciones nodales iniciales para estimar la forma deformada del cable.. Como se puede imaginar, Esto a menudo se convierte en una tarea difícil en el caso de flacidez y tensión previa.. además, si un ingeniero intenta modelar un elemento de cable utilizando un miembro de viga con rigidez de flexión débil (Icon y yoy), entonces la deflexión será grande sin ningún aumento en la fuerza axial cuando se aplica una carga transversal. Claramente, así no es como se comportan los cables. Un verdadero elemento de cable de catenaria tendrá en cuenta el cambio de geometría debido a la carga transversal y "convertir" esta acción en tensión axial. Así, un solo elemento de cable de catenaria puede modelar el comportamiento de un cable con mayor precisión y conveniencia que un elemento de viga o varios elementos de truss. Desviación del cable de catenaria en SkyCiv

Un solo elemento de cable de catenaria que muestra la deflexión debido a un UDL.

Atributos únicos de los cables

Los cables son especiales porque solo tienen rigidez axial que soporta tensión. Esto significa que no tienen flexión., capacidad de corte o torsión. Adicionalmente, a medida que aumentan las cargas de los cables, tienden a volverse más rígidos y pueden soportar cantidades más grandes.

¿Cómo beneficia un análisis no lineal a los cables??

Como se indicó anteriormente, Los cables son geométricamente no lineales porque son altamente elásticos y flexibles., Por lo tanto, las grandes deflexiones son comunes cuando hay cables involucrados.. En un análisis lineal-estático, las ecuaciones de equilibrio se basan en la geometría no deformada antes de se aplican cargas. sin embargo, si la deformación es grande (como cuando existen cables), es necesario considerar el equilibrio en estados deformados. Imagina que a medida que se aplican cargas, cambian de dirección a medida que la estructura se deforma y gira. Puedes ver un ejemplo de esto en la imagen a continuación.. Si el rayo experimenta una pequeña desviación, entonces la trayectoria de las cargas permanecerá constante a medida que la viga se desvíe. sin embargo, si el rayo se desvía y gira significativamente, las cargas se vuelven diagonales en lugar de verticales. Los cables muestran un comportamiento similar cuando se deforman y, por lo tanto, se requiere un análisis geométricamente no lineal.. Ruta de carga con gran desviación

La dirección de las cargas cambia cuando la deflexión es grande, hacer que un análisis lineal-estático sea inapropiado.

La dificultad para modelar cables a menudo se debe a problemas de convergencia.. Los análisis no lineales son iterativos, entonces la solución puede divergir.

SkyCiv Estructural 3D: Cables de catenaria

La buena noticia es que SkyCiv ahora puede analizar cables de catenaria a través de análisis no lineales utilizando la teoría de grandes desplazamientos.. En v2.1 de SkyCiv Estructural 3D, los usuarios ahora podrán modelar cables utilizando un verdadero elemento de cable de catenaria. Nuestros clientes también pueden controlar el pretensado y el pandeo del cable especificando una (o sin entrenamiento) longitud del cable.  
Espero que este artículo le haya informado sobre el análisis de cables de catenaria y sus características únicas.. Si tiene alguna pregunta sobre su modelado o análisis, no dude en ponerse en contacto con nuestro equipo de soporte!

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Paul Comino CTO y cofundador de SkyCiv
Paul Comino
CTO y cofundador de SkyCiv
BEng Mechanical (Hons1), BCom
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