Como modelar e analisar uma estrutura de elevação de cabos
Aprenda como realizar uma análise de cabos em uma estrutura com este tutorial simples. Olhando como modelar o quadro, aplicar cargas para simular equipamentos e outras cargas mortas, antes de analisar a estrutura usando o software FEA do SkyCiv.
O passo a passo também analisará problemas comuns na solução de cabos.
Modele sua estrutura de aço
Vamos começar construindo uma moldura simples, isso será o que levantaremos usando os elementos do cabo. Vamos aproveitar ao máximo os seguintes recursos úteis de modelagem:
- Ferramenta caneta – modele rapidamente usando a ferramenta caneta
- Edição múltipla – segure CTRL e arraste o mouse para selecionar e editar várias partes do seu modelo
- Seções de pesquisa – adicione rapidamente seções de nossa biblioteca em segundos, usando a pesquisa
- Cargas de área – Mão Única, cargas bidirecionais e de área de carga de vento que calculam automaticamente (e reajustar!) as áreas tributárias dos membros.
Adicionando seus elementos de cabo
Então agora adicionamos os cabos. Os cabos são elementos não lineares, então são basicamente adicionados da mesma forma que você adicionaria qualquer outro membro. A principal diferença é que os cabos nunca estão em compressão, tem flexão zero, capacidade de torção ou cisalhamento (eles são apenas de tensão) e muitas vezes exibem grandes deslocamentos e comportamento não linear. Portanto, a análise desses tipos de elementos é tratada de forma ligeiramente diferente dos elementos de aço regulares que possuem resistência à flexão e outras resistências..
A modelagem dos elementos do cabo é feita da mesma forma que qualquer outro elemento. Contudo, quando você está atribuindo os atributos, Se você quiser carregar apenas membros seguindo o eixo ortogonal Modelo: Cabo. Isso atribuirá automaticamente ao elemento fixações de extremidade fixadas e o tratará como um elemento de cabo no solucionador.
Abrindo a visualização do Renderizador, mostra claramente os elementos do cabo (neste modelo, denotado como ID da seção 2).
Aplicação de equipamentos e outras cargas
A aplicação de cargas de equipamento à sua estrutura é igual à dos modelos de análise regulares. Neste caso aplicamos uma carga de equipamento (usando cargas de área bidirecionais) e alguma outra carga morta (usando cargas de área unidirecional).
Executando uma análise não linear e reparando problemas de estabilidade
Os cabos normalmente sofrem grandes deformações quando submetidos a cargas significativas. A não linearidade geométrica é responsável pelas mudanças na geometria do cabo à medida que ele se deforma. A suposição inicial de linearidade na resposta do cabo (como na análise estática linear) torna-se inválido quando as deformações se tornam significativas.
É necessário utilizar uma análise não linear quando estão presentes elementos de cabo, já que a análise não linear considera essas mudanças geométricas e fornece resultados mais precisos. Quando você carrega ou tensiona um cabo, após cada etapa, a estrutura se moveu tanto que as cargas não estão necessariamente sendo aplicadas na mesma posição de antes.
Portanto, para esta estrutura precisaremos realizar uma análise não linear. Observação: se o usuário selecionar Análise Estática Linear, ele reverterá automaticamente para análise não linear.
Revendo os resultados
Assim que a análise for concluída com sucesso, é uma boa ideia verificar as deflexões para (uma) garantir que os números sejam razoáveis e (b) anime a deflexão da estrutura para ver se ela se deforma da maneira esperada. Se os elementos do cabo não estiverem resolvendo corretamente, você verá curvas de deflexão irregulares e pode ser uma indicação de que os cabos estão sobrecarregados ou insuficientes.
Um elemento de cabo com bom comportamento deve ser liso, flacidez e mostrando deformações apenas de tensão, como visto no modelo de exemplo:
Outro resultado que vale a pena revisar, é a tensão axial nos tendões do cabo. Obviamente, já que o cabo não tem capacidade de cisalhamento ou flexão, toda a força é transferida através da tensão no elemento. Por padrão, a estrutura destacará quaisquer tensões que excedam o limite de escoamento/resistência do material. Você também pode inserir seu próprio estresse permitido personalizado, para que você possa identificar facilmente os elementos que excedem seus limites de estresse:
Outro resultado que vale a pena considerar é o alongamento do seu cabo. Semelhante ao resultado de deformação revisado anteriormente, no entanto, neste caso, estamos analisando até que ponto o cabo se esticou. Muitas vezes há limites para o que é aceitável quando se trata de projetar cabos. A análise de deslocamento ajuda a avaliar o comportamento do cabo sob diferentes condições de carga e garante que os deslocamentos estejam dentro dos limites permitidos.
Por esta, podemos usar a análise de membro único e ativar Deslocamento Local X o que nos dará a deflexão total do cabo ao longo de seu próprio eixo. No exemplo abaixo, o cabo é alongado por 2.1164 polegadas:
Problemas comuns de solução na análise de cabos
Se a sua estrutura de cabos não estiver resolvendo (muitas vezes devido à instabilidade ou à incapacidade de convergir), aqui estão algumas coisas comuns para verificar ou tentar:
- Verifique o tamanho do diâmetro
- Verifique se os cabos não estão sobrecarregados ou insuficientemente carregados
- Reduza sua precisão de convergência
- Adicionar suportes extras
- Verifique seus outros membros
Perguntas frequentes
O afundamento do cabo é contabilizado considerando o peso próprio do cabo e as cargas aplicadas, que causam deflexão. Os engenheiros normalmente usam equações de catenária ou métodos numéricos para determinar a forma e a curvatura do cabo sob condições de carga específicas..
sim, você pode aplicar uma carga de protensão a um elemento de cabo
sim, no entanto, o software cuidará disso automaticamente para você. Em outro software, o elemento do cabo pode ser dividido em elementos menores, que pode ser complicado de ajustar. SkyCIv manterá o elemento como um único membro, e apenas dividir o elemento no lado do solucionador – facilitando a modelagem e as alterações.
