Calculadora de queda de cabo
A calculadora de queda de cabo SkyCiv (ou calculadora de deflexão de cabo) ajuda a determinar as forças de pré-esforço necessárias para atingir um determinado afundamento do cabo, dada uma configuração específica do cabo. Esta calculadora usa a poderosa tecnologia FEA do SkyCiv para trabalhar iterativamente através de diferentes forças de pré-esforço para determinar a força necessária para uma curvatura específica ou deflexão do cabo.
A flecha final do cabo e a pré-tensão necessária são calculadas nas seguintes entradas:
- Comprimento do cabo (m)
- Diâmetro do cabo (milímetros)
- Afundamento do cabo alvo (milímetros) - o afundamento de cabo desejado que você está iterando
- Propriedades do Material - como densidade do aço e módulo de Young
- Configurações de iteração - casas decimais ou precisão ao iterar para resolver
Os cálculos de afundamento de cabo abaixo são baseados na iteração entre diferentes cargas de pré-esforço para calcular o afundamento de cabo desejado.
Um guia sobre deflexão ou afundamento de cabos
O que é queda de cabo?
A flecha do cabo é a quantidade de deflexão que um cabo sofre sob seu próprio peso e quaisquer cargas de pré-esforço no cabo. O peso do cabo causará uma curvatura vertical:
Contudo, esta curvatura pode ser compensada pela introdução de uma força de tensão no cabo, também conhecida como carga de pré-esforço:
Equação de queda de cabo
A calculadora acima irá iterar entre aumentar/diminuir a quantidade de pré-esforço no cabo para tentar calcular o Sag Alvo do Cabo. A calculadora usa o solucionador FEA do SkyCiv para calcular com precisão esses valores para um design mais preciso. Contudo, cálculos simples também podem ser feitos para calcular a deflexão de um cabo usando equações simples de deflexão do cabo:
Sag = (C * (L/2)²) / (2 * T)
Onde;
w = peso do cabo em N/m
L = Comprimento do Cabo
T = Força de tensão aplicada no cabo
Exemplo de como calcular a flecha em um cabo
Q: Considere que temos um cabo de comprimento L=10m, suspenso entre dois suportes na mesma altura. O cabo tem peso uniforme 𝑤 =0,154 kg/m, e é protendido com uma tensão horizontal 𝑇 = 500N.
1. Determine o peso por unidade de comprimento em Newtons:
Peso por unidade de comprimento: 0.154 kg / m * 9.81 m/s² = 1.54 N/m
2. Use a aproximação parabólica para sag:
A queda (Y) no ponto médio do vão (x = L/2) pode ser calculado usando a fórmula:
você = (C * (L/2)²) / (2 * T)
você =(1.54 N/m * (5m)²) / (2 * 500 N)
você ≈ 0.0385 m = 38,5 mm
Comparando os cálculos de afundamento de cabo FEA com a fórmula de afundamento de cabo
Comparando com o resultado da nossa calculadora, usando a mesma entrada, podemos ver que chegamos a um resultado semelhante. Na calculadora, uma força de 342N resultou em uma queda líquida de 38,2 mm, no entanto, na fórmula simplificada, obtemos uma força de 500N para obter uma curvatura semelhante de 38,5 mm. A calculadora de deflexão do cabo acima usa análise de elementos finitos para calcular o resultado, que é muito mais preciso, pois realiza uma análise não linear em vez de confiar em fórmulas empíricas simplificadas como o exemplo acima.
Os resultados são claramente semelhantes e dentro de uma faixa razoável, mas é altamente recomendável usar uma ferramenta mais avançada no caso de projeto estrutural.
Por que precisamos calcular a flecha em um cabo?
O afundamento do cabo é uma parte importante do projeto e instalação de qualquer sistema de cabos. Para projeto, é importante garantir a folga e gerenciar a carga nas estruturas de suporte. Por exemplo, em linhas de energia, um engenheiro pode precisar garantir que haja distância suficiente do solo por razões de segurança. Além disso, eles também precisarão saber quanta carga adicional isso aplicará ao poste.
Outros casos incluem pontes (particularmente pontes suspensas) e sistemas catenários em estruturas ferroviárias - onde o sistema de cabos aéreos precisará ser apoiado em uma determinada curvatura.
A curvatura de um cabo também é necessária durante a fase de instalação. É importante que o instalador saiba a quantidade correta de tensão que precisa ser aplicada a um cabo para obter uma determinada curvatura.. Isso também precisará levar em conta fatores ambientais, como mudanças de temperatura, cargas de vento que podem causar efeitos na estrutura de suporte e, portanto, no cabo, e quaisquer cargas de gelo que possam se aplicar ao cabo.
Outras calculadoras
Sobre a SkyCiv
Além desta calculadora de tensão de cabo, SkyCiv oferece uma ampla gama de softwares de análise e design estrutural em nuvem para engenheiros. Como uma empresa de tecnologia em constante evolução, estamos comprometidos com a inovação e o desafio dos fluxos de trabalho existentes para economizar tempo dos engenheiros em seus processos de trabalho e projetos.
Perguntas Frequentes?
E se eu precisar calcular sistemas de cabos mais complexos?
SkyCiv possui um software de análise estrutural completo chamado SkyCiv Structural 3D, que suporta análise de cabo catenária. São elementos estruturais não lineares e tensionados apenas com grandes deslocamentos. Eles têm capacidade zero para forças de flexão ou cisalhamento, mas capaz de transportar carga sob tensão.
Você pode modelar e resolver praticamente qualquer sistema de cabos em 3D, já que estamos executando um FEA completo no sistema, enquanto esta calculadora executa mais uma simples análise de caso. Aqui está um exemplo de estrutura de cabo no SkyCiv Structural 3D. Saiba mais em Cabos no SkyCiv Estrutural 3D.
