Calculateur d'affaissement de câble
Le calculateur d'affaissement de câble SkyCiv (ou Calculateur de déflexion de câble) vous aide à déterminer les forces de précontrainte nécessaires pour atteindre un certain affaissement de câble en fonction d'une configuration de câble particulière. Ce calculateur utilise la puissante technologie FEA de SkyCiv pour travailler de manière itérative sur différentes forces de précontrainte afin de déterminer la force requise pour un affaissement ou une déflexion de câble particulier..
L'affaissement final du câble et la prétension requise sont calculés sur les entrées suivantes:
- Longueur de câble (m)
- Diamètre du câble (mm)
- Affaissement du câble cible (mm) - l'affaissement de câble souhaité pour lequel vous effectuez une itération
- Propriétés matérielles - comme la densité de l'acier et le module de Young
- Paramètres d'itération - décimales ou précision lors de l'itération pour résoudre
Les calculs d'affaissement du câble ci-dessous sont basés sur l'itération entre différentes charges de précontrainte pour calculer l'affaissement du câble souhaité..
Un guide sur la déflexion ou l'affaissement du câble
Qu'est-ce que l'affaissement du câble?
L'affaissement du câble est la quantité de déflexion qu'un câble subit sous son propre poids et sous les éventuelles charges de précontrainte dans le câble.. Le poids du câble provoquera un affaissement vertical:
Par contre, cet affaissement peut être compensé en introduisant une force de tension dans le câble, également connue sous le nom de charge de précontrainte:
Équation d’affaissement du câble
Le calculateur ci-dessus effectuera une itération entre l'augmentation/la diminution de la quantité de précontrainte dans le câble pour essayer de calculer l'affaissement cible du câble.. Le calculateur utilise le solveur FEA de SkyCiv pour calculer avec précision ces valeurs pour une conception plus précise. Par contre, des calculs simples peuvent également être effectués pour calculer la déflexion d'un câble à l'aide d'équations de déflexion de câble simples:
Affaissement = (w * (L/2)²) / (2 * T)
où;
w = poids du câble en N/m
L = Longueur du câble
T = Force de tension appliquée sur le câble
Exemple de calcul de l'affaissement d'un câble
Q: Considérons que nous avons un câble de longueur L=10m, suspendu entre deux supports à la même hauteur. Le câble a un poids uniforme 𝑤 =0,154 kg/m, et il est précontraint avec une tension horizontale 𝑇 = 500N.
1. Déterminer le poids par unité de longueur en Newtons:
Poids par unité de longueur: 0.154 Utilisez l'outil stylo pour ajouter rapidement des nœuds et des membres * 9.81 m/s² = 1.54 N / m
2. Utilisez l'approximation parabolique pour l'affaissement:
L'affaissement (Y) au milieu de la travée (x = L/2) peut être calculé à l'aide de la formule:
y = (w * (L/2)²) / (2 * T)
y =(1.54 N / m * (5m)²) / (2 * 500 N)
y ≈ 0.0385 m = 38,5 mm
Comparaison des calculs d'affaissement de câble FEA avec la formule d'affaissement de câble
Comparaison avec le résultat de notre calculateur, en utilisant la même entrée, nous pouvons voir que nous arrivons à un résultat similaire. Dans la calculatrice, une force de 342 N a entraîné un affaissement net de 38,2 mm, cependant, dans la formule simplifiée, nous obtenons une force de 500 N pour obtenir un affaissement similaire de 38,5 mm.. Le calculateur de déflexion de câble ci-dessus utilise l'analyse par éléments finis pour calculer le résultat, ce qui est beaucoup plus précis car il effectue une analyse non linéaire plutôt que de s'appuyer sur une formule empirique simplifiée comme l'exemple ci-dessus.
Les résultats sont clairement similaires et dans une fourchette raisonnable, mais il est fortement recommandé d'utiliser un outil plus avancé dans le cas de la conception structurelle.
Pourquoi devons-nous calculer l'affaissement d'un câble?
L'affaissement du câble est une partie importante de la conception et de l'installation de tout système de câbles.. Pour la conception, il est important d'assurer le dégagement et de gérer la charge sur les structures porteuses. Par exemple, dans les lignes électriques, un ingénieur devra peut-être s'assurer qu'il y a suffisamment d'espace libre par rapport au sol pour des raisons de sécurité. Aussi, ils devront également savoir quelle charge supplémentaire cela appliquera au poteau.
D'autres cas incluent des ponts (ponts particulièrement suspendus) et systèmes de caténaires dans les structures ferroviaires - où le système de câbles aériens devra être soutenu à un affaissement donné.
L'affaissement d'un câble est également nécessaire lors de la phase d'installation. Il est important que l'installateur connaisse la tension correcte qui doit être appliquée à un câble pour obtenir un affaissement donné.. Cela devra également tenir compte de facteurs environnementaux tels que les changements de température., charges de vent pouvant avoir des effets sur la structure porteuse et donc sur le câble, et toutes les charges de glace qui pourraient s'appliquer au câble.
Autres calculatrices
À propos de SkyCiv
En plus de ce calculateur de tension de câble, SkyCiv propose une large gamme de logiciels d'analyse et de conception structurelles cloud pour les ingénieurs. En tant qu'entreprise technologique en constante évolution, nous nous engageons à innover et à remettre en question les méthodes de travail existantes pour faire gagner du temps aux ingénieurs dans leurs processus de travail et leurs conceptions.
FAQ?
Que faire si j'ai besoin de calculer des systèmes de câbles plus complexes?
SkyCiv dispose d'un logiciel d'analyse structurelle complet appelé SkyCiv Structural 3D, qui prend en charge l'analyse des câbles caténaires. Ce sont des éléments structurels non linéaires et tendus uniquement avec de grands déplacements.. Ils n’ont aucune capacité aux forces de flexion ou de cisaillement, mais capable de supporter une charge en tension.
Vous pouvez modéliser et résoudre à peu près n'importe quel système de câbles en 3D, car nous effectuons une FEA complète sur le système, alors que cette calculatrice exécute plutôt une simple analyse de cas. Voici un exemple de structure de câble dans SkyCiv Structural 3D. En savoir plus sur Câbles dans SkyCiv Structural 3D.