Ogólnie przyjmuje się, że kable są podatne w sposób wyidealizowany. Wynika to z faktu, że mają one bardzo niską sztywność na zginanie w stosunku do ich sztywności na odkształcenia. Jednak w niektórych przypadkach wpływ sztywności na zginanie kabla może być istotny dla obliczania sił wewnętrznych. Teraz można dowiedzieć się, jakie to są przypadki i jaka jest sztywność na zginanie stalowego kabla.
Wpływ przekroju kabla na sztywność na zginanie
Kable konstrukcyjne są dostępne w różnych wersjach i wymiarach. Liny nośne mostów wiszących mogą osiągnąć średnicę nawet jednego metra, przy czym mogą być splecione z wielu przekrojów o średnicy kilku milimetrów. Im większa średnica kabla, tym większy jest moment bezwładności przekroju, a tym samym sztywność na zginanie. Ponadto moment bezwładności kabli stalowych zależy od średnicy poszczególnych drutów. Przy takim samym polu przekroju stalowy kabel składający się z wielu małych pojedynczych drutów ma mniejszy moment bezwładności niż kabel składający się z kilku dużych pojedynczych drutów.
Wpływ zakrzywienia kabla na naprężenie zginające
Aby w ogóle aktywować sztywność na zginanie, wymagana jest krzywizna kabla. Naprężenia zginające wynikające z krzywizny można z grubsza oszacować za pomocą równania na normalne naprężenie zginające według Reuleaux.
Naprężenie zginające ma decydujące znaczenie zwłaszcza w przypadku silnie zakrzywionych odcinków kabli, ponieważ mogą one wystąpić na przykład w punktach przyłożenia obciążeń skupionych lub podczas prowadzenia kabla przez bloczek.
Porównanie kabla podatnego i sztywnego
Poniższy przykład przedstawia kabel rozciągany poziomo, obciążony w środku przez pionowe obciążenie skupione. W przypadku tego układu porównywane są wyniki dla kabla sztywnego oraz wyniki dla kabla idealnie podatnego.
Chociaż wpływ sztywności na zginanie kabla na całkowite odkształcenie jest pomijalny, istnieją wyraźne różnice w siłach wewnętrznych. W przeciwieństwie do kabla idealnego, kabel odporny na zginanie może przenosić oprócz sił osiowych również momenty zginające i siły tnące. Naprężenia normalne w całym układzie są zbliżone w obu wariantach. Wyraźne szczyty naprężeń w kablach sztywnych występują tylko w obszarze przyłożenia obciążenia, to znaczy w miejscach, gdzie kabel jest poddany silnemu zakrzywieniu.
Unikanie dużych normalnych naprężeń przy zginaniu
Aby uniknąć przewymiarowania kabla, należy zminimalizować naprężenia zginające w kablu. Osiągnięto to poprzez uniknięcie silnych zakrzywień kabla, na przykład poprzez zwiększenie średnicy krążków odchylających. Innym sposobem na zmniejszenie naprężeń zginających w kablu jest redukcja średnic pojedynczego drutu. Kabel składający się z wielu małych pojedynczych drutów jest mniej podatny na naprężenia zginające niż kabel składający się z kilku dużych pojedynczych drutów.
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)