CABLES Y CATENARIAS

República Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder Popular para la Defensa.
Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional Bolivariana.
Asignatura: Estática.
Carrera: Ingeniería Civil.
Turno: Mañana- Sección: D-01




Cables y CatenariasCaracas, Diciembre del 2014


Los cables son elementos estructurales flexibles, con una resistencia sujeta a tracción a lo largo del mismo debido a cargas actuantes como son las puntuales, las distribuidas y peso propio. Este material es comúnmente requerido para obras de ingeniería, como por ejemplo podemos decir lo que son los puentes colgantes.Por ello, el presente trabajo comprende profundizar el conocimiento de los cables como su uso y el comportamiento con respecto a las cargas mencionadas anteriormente.

También se dará a conocer que sucede con los cables cuando solo cuelga bajo la acción de su propio peso, este comportamiento hace que el cable opte la forma denominada catenaria el cual es la curva que describe una cadenasuspendida por sus extremos, sometida a un campo gravitatorio uniforme.









Los cables son de propiedades imprescindibles en muchas obras de ingeniería.  Esto se puede observar en los puentes colgante que llegan a ser construidos para comunicar veredas en zonas rurales, las garruchas, los sistemas de transporte de productos agrícolas en los cultivos, los sistemas de interconexión eléctrica,los cables para potenzado en una obra de hormigón, los tensores o contravientos para luminarias y postes, pagodas o techos, etc.

Por su flexibilidad, los cables solo aguantan fuerzas de tracción, se comportan de forma inversa a los arcos, en los cuales, debido a su curvatura los esfuerzos cortantes y de flexión se pueden hacer nulos y los esfuerzos de compresión se convierten en el soporte de laestructura.

En el caso de un cable, la geometría que él adquiere al aplicar las cargas, es tal que asegura el cumplimiento de las leyes de equilibrio con el solo se trabaja a tracción del elemento, el cable se somete a dicha geometría cuando depende del tipo de cargas puntuales.

Para cables sometidos a cargas uniformes en la proyección horizontal, adquieren una forma parabólica siguiendo laforma del diagrama de momentos de una viga simple, en el caso de cables sometidos a cargas puntuales adquieren una forma discontinua en cada punto de aplicación de las cargas y para el caso de cables sometidos a su propio peso en el cual no es una carga uniforme forman una curva llamada catenaria. Un ejemplo de este último caso es el de las redes de energía. Para el análisis se consideran totalmenteflexibles e inextensibles de tal manera que en toda su longitud los esfuerzos solo serán axiales de tracción y siempre tangenciales a la curva del cable.

Ahora de manera breve se explicaran cada uno de los casos ya antes mencionados de los cables, en los cuales tenemos:


a. Cable sujeto a Cargas Puntuales:

Los cables sujetos a cargas puntuales toman una configuración tipo polígono. En este tipode ejercicios se puede utilizar las tres ecuaciones de la estática más una adicional, como resultado de considerar que un cable es un modelo de viga con un número infinito de rótulas. Esto nos permite tener una condición adicional que consiste en igualar a cero la sumatoria de los momentos para una mitad del cable. Esto resulta una vital importancia puesto que normalmente se tiene dos vínculosarticulados con cuatro reacciones, por lo que se necesitan otras 4 ecuaciones.

Además, se pueden utilizar otra condición común, general para todos los cables, y es la condición de tensión máxima en los apoyos que se puede obtener de forma vectorial en función de x e y utilizando el teorema de Pitágoras. Un ejemplo de este tipo de problema es el siguiente:








Para el análisis de este tipo de...