Por lo general, se asume que los cables son flexibles de una manera idealizada. Esto se debe al hecho de que tienen una rigidez a flexión muy baja en comparación con su rigidez a la deformación. Sin embargo, en ciertos casos, la influencia de la rigidez a flexión del cable puede ser relevante para el cálculo de los esfuerzos internos. Ahora puede averiguar cuáles son estos casos y de qué depende la rigidez a flexión de un cable de acero.
Influencia de la sección del cable en la rigidez a flexión
Los cables estructurales están disponibles en una variedad de diseños y dimensiones. Comenzando con secciones con un diámetro de unos pocos milímetros, los cables de suspensión de puentes colgantes, por ejemplo, pueden alcanzar un diámetro de hasta un metro. Cuanto mayor es el diámetro del cable, mayor es el momento de inercia de la sección y, por lo tanto, la rigidez a flexión. Además, el momento de inercia de los cables de acero depende del diámetro de los alambres individuales. Con la misma área de la sección, un cable de acero compuesto por muchos alambres individuales pequeños tiene un momento de inercia menor que un cable de acero compuesto por unos pocos alambres individuales grandes.
Influencia de la curvatura del cable en la tensión de flexión
Para activar la rigidez a flexión, se requiere una curvatura del cable. Las tensiones de flexión resultantes de la curvatura se pueden estimar aproximadamente utilizando la ecuación de la tensión de flexión normal de Reuleaux.
La tensión de flexión se vuelve determinante especialmente en secciones de cable muy curvadas, como las que pueden ocurrir en los puntos de aplicación de carga de cargas puntuales o cuando el cable pasa sobre una polea.
Comparación de cable flexible y rígido
El siguiente ejemplo muestra un cable tensado horizontalmente que está cargado en el centro por una carga puntual vertical. Para este sistema estructural, los resultados se comparan una vez para un cable rígido y una vez para un cable flexible ideal.
Si bien la influencia de la rigidez a flexión del cable en la deformación total es despreciable, existen claras diferencias en los esfuerzos internos. A diferencia del cable ideal, el cable resistente a flexión puede absorber momentos flectores y esfuerzos cortantes además de los esfuerzos axiles. Las tensiones normales en todo el sistema estructural son similares para ambas variantes. Es solo en el área del punto de aplicación de la carga donde el cable está sujeto a una flexión importante, es decir, se producen picos de tensión significativos en el cable rígido.
Evitar grandes tensiones normales de flexión
Para evitar el sobredimensionamiento del cable, sus tensiones de flexión se deben minimizar tanto como sea posible. Por un lado, esto se puede lograr evitando fuertes curvaturas del cable, por ejemplo, aumentando el diámetro de las poleas de inversión. Por otro lado, también es posible reducir el diámetro de los alambres individuales para reducir la tensión de flexión del cable. Un cable de acero compuesto por muchos alambres individuales pequeños es menos susceptible a la tensión de flexión que un cable que consta de unos pocos alambres individuales grandes.