Calcolatore dell'abbassamento del cavo
Il calcolatore dell'abbassamento del cavo SkyCiv (o Calcolatore della deflessione del cavo) aiuta a determinare le forze di precompressione necessarie per raggiungere un determinato cedimento del cavo data una particolare configurazione del cavo. Questo calcolatore utilizza la potente tecnologia FEA di SkyCiv per lavorare in modo iterativo attraverso diverse forze di precompressione per determinare la forza richiesta per un particolare abbassamento o deflessione del cavo.
L'abbassamento finale del cavo e la pretensione richiesta vengono calcolati sui seguenti input:
- Lunghezza del cavo (m)
- Diametro del cavo (mm)
- Abbassamento del cavo target (mm) - l'abbassamento del cavo desiderato per cui si sta eseguendo l'iterazione
- Proprietà dei materiali - come la densità dell'acciaio e il modulo di Young
- Impostazioni di iterazione - posizioni decimali o precisione durante l'iterazione per risolvere
I calcoli dell'abbassamento del cavo riportati di seguito si basano sull'iterazione tra diversi carichi di precompressione per calcolare l'abbassamento del cavo desiderato.
Una guida sulla deflessione o cedimento del cavo
Cos'è l'abbassamento del cavo?
L'abbassamento del cavo è la quantità di deflessione che un cavo subisce sotto il suo peso proprio e qualsiasi carico di precompressione nel cavo. Il peso del cavo causerà un abbassamento verticale:
Tuttavia, questo abbassamento può essere compensato introducendo una forza di tensione nel cavo, noto anche come carico di precompressione:
Equazione dell'abbassamento del cavo
Il calcolatore di cui sopra eseguirà un'iterazione tra l'aumento/la diminuzione della quantità di precompressione nel cavo per provare a calcolare l'abbassamento del cavo target. Il calcolatore utilizza il risolutore FEA di SkyCiv per calcolare con precisione questi valori per una progettazione più accurata. Tuttavia, È inoltre possibile eseguire semplici calcoli per calcolare la deflessione di un cavo utilizzando semplici equazioni di deflessione del cavo:
Abbassamento = (w * (L/2)²) / (2 * T)
dove;
w = peso del cavo in N/m
L = Lunghezza del cavo
T = Forza di tensione applicata sul cavo
Esempio di come calcolare l'abbassamento di un cavo
Q: Consideriamo di avere un cavo di lunghezza L=10m, sospeso tra due supporti alla stessa altezza. Il cavo ha un peso uniforme 𝑤 =0,154 kg/m, ed è precompresso con una tensione orizzontale 𝑇 = 500N.
1. Determinare il peso per unità di lunghezza in Newton:
Peso per unità di lunghezza: 0.154 kg / m * 9.81 m/s² = 1.54 N / m
2. Utilizzare l'approssimazione parabolica per l'abbassamento:
L'abbassamento (y) nel punto medio della campata (x = L/2) può essere calcolato utilizzando la formula:
y = (w * (L/2)²) / (2 * T)
y =(1.54 N / m * (5m)²) / (2 * 500 N)
y ≈ 0.0385 m = 38,5 mm
Confronto tra i calcoli FEA dell'abbassamento del cavo e la formula dell'abbassamento del cavo
Confronto con il risultato della nostra calcolatrice, utilizzando lo stesso input, possiamo vedere che arriviamo a un risultato simile. Nella calcolatrice, una forza di 342 N ha comportato un abbassamento netto di 38,2 mm, tuttavia nella formula semplificata otteniamo una forza di 500 N per ottenere un abbassamento simile di 38,5 mm. Il calcolatore di deflessione del cavo riportato sopra utilizza l'analisi degli elementi finiti per calcolare il risultato, che è molto più accurato in quanto esegue un'analisi non lineare anziché fare affidamento su una formula empirica semplificata come nell'esempio sopra.
I risultati sono chiaramente simili e rientrano in un intervallo ragionevole, ma è altamente consigliabile utilizzare uno strumento più avanzato nel caso della progettazione strutturale.
Perché dobbiamo calcolare l'abbassamento di un cavo?
L'abbassamento del cavo è una parte importante della progettazione e dell'installazione di qualsiasi sistema di cavi. Per la progettazione, è importante garantire lo spazio libero e gestire il carico sulle strutture di supporto. Ad esempio, nelle linee elettriche, potrebbe essere necessario che un ingegnere si assicuri che ci sia spazio sufficiente da terra per motivi di sicurezza. Inoltre, dovranno anche sapere quanto carico aggiuntivo verrà applicato al palo.
Altri casi includono i ponti (in particolare i ponti sospesi) e sistemi catenaria nelle strutture ferroviarie - dove il sistema di cavi aerei dovrà essere supportato ad un determinato abbassamento.
In fase di installazione è necessario anche l'abbassamento del cavo. È importante che l'installatore conosca la quantità corretta di tensione che deve essere applicata a un cavo per ottenere un determinato abbassamento. Ciò dovrà anche tenere conto di fattori ambientali come i cambiamenti di temperatura, carichi di vento che potrebbero provocare effetti sulla struttura portante e quindi sul cavo, e qualsiasi carico di ghiaccio che potrebbe applicarsi al cavo.
Altri calcolatori
SkyCiv
Oltre a questo calcolatore della tensione del cavo, SkyCiv offre una vasta gamma di software di analisi e progettazione strutturale cloud per ingegneri. Come azienda tecnologica in continua evoluzione, ci impegniamo a innovare e a sfidare i flussi di lavoro esistenti per risparmiare tempo agli ingegneri nei loro processi di lavoro e nei loro progetti.
FAQ?
Cosa succede se ho bisogno di calcolare sistemi di cavi più complessi??
SkyCiv dispone di un software di analisi strutturale completo di funzionalità chiamato SkyCiv Structural 3D, che supporta l'analisi dei cavi catenari. Si tratta di elementi strutturali non lineari e tensionati solo con grandi spostamenti. Hanno una capacità pari a zero per le forze di flessione o di taglio, ma capace di sopportare carichi in tensione.
Puoi modellare e risolvere praticamente qualsiasi sistema di cavi in 3D, poiché stiamo eseguendo una FEA completa sul sistema, mentre questo calcolatore esegue più di una semplice analisi del caso. Ecco un esempio di una struttura di cavi in SkyCiv Structural 3D. Ulteriori informazioni su Cavi in SkyCiv strutturale 3D.
