estructuras

CABLES
Introducción:
Los cables son elementos estructurales lineales (las dimensiones de su sección son muy pequeñas comparadas con su longitud).
Tienen la característica de ser sumamente flexibles. Razón por la cual para su estudio no se considera su resistencia a flexión y se los diseña para soportar cargas en forma axil, con esfuerzos únicamente de tracción.
Al estar sometidos a unsistema de fuerzas los cables alcanzan el equilibrio adaptando su forma a la del funicular de cargas. El estudio estático de estos sistemas se reduce al estudio de la curva funicular.

Descripción física:
Los cables son componentes de reducidas dimensiones transversales en relación con su longitud y suelen conformarse mediante la reunión de varios alambres muy delgados, del mismo o de diferentesmetales.

Formas de los cables:
Siendo que la forma del cable depende de las cargas que actúen en él, para estudiar la forma de un cable debemos distinguir diferentes acciones que lo solicitan.

En general los cables se encuentran sometidos principalmente a:
- cargas concentradas en diferentes puntos de su extensión
- cargas verticales distribuidas por unidad horizontal de longitud (Ej. pesodel tablero de un puente colgante)
- cargas verticales distribuidas por unidad de longitud del cable (Ej. peso propio del cable)
Cuando un cable sujetado en sus extremos es sometido a cargas concentradas adopta una forma poligonal.

Si el cable soporta una carga distribuida por unidad horizontal de longitud, su forma es parabólica.
















Ventajas
Los cables son unasolución económica puesto que el área necesaria por tracción es menor a la requerida por compresión; pero a pesar de la eficiencia y economía, los cables de acero no son soluciones comúnmente empleadas en estructuras pequeñas, ya que el cable es inestable y este es uno de los requisitos
básicos para las estructuras.

Por otra parte, el esfuerzo de tensión de un cable es inversamenteproporcional a la altura h. El problema económico de un cable con una gran altura, es que esto implica una mayor longitud, pero reduce la fuerza de tracción.

Materiales
Debido a que los cables solo sostienen fuerzas de tracción, se hacen de acero.

Elementos
Un cable no constituye una estructura auto portante a menos de contar con medios y procedimientos para absorber su empuje. En el proyecto depuentes colgantes, este resultado se logra canalizando sobre las torres la tracción del cable y anclando estos últimos en tierra. Compresión en las torres, flexión en las armaduras y corte en los bloques de anclaje.
Mientras que si está sometido a una fuerza uniformemente distribuida por unidad de longitud del mismo, toma la forma de catenaria.






Usos
El puente colgante y el puenteestabilizado por cables son las formas más usuales de observar sistemasformados por cables (véase Figura 2), pero existen estadios en los cuales el elemento de soporte es un arco de concreto armado y el techo esta formados por cables.
En la Figura 3 se observan disposiciones para techos de cables los cuales son una serie de sistemas paralelos colgando desde el tope de columnas capaces deresistir la flexión y transmitir la carga a la fundación, vigas o placas unen los cables paralelos. De forma similar se observa la disposición de forma radial donde el rango de luz entre apoyos es de 80 a 500 m para la disposición paralela y 60 a 200 m de
diámetro para los orientados de forma radial.









Diseño del cable
El tamaño del cable se determina según el diseño por tracciónpara elementos de acero, tomando en cuenta que la forma de la sección transversal será como la que se indica en la Figura 4.
Cabe destacar que la tensión bajo carga horizontal uniformemente distribuida se multiplica por un factor de seguridad de 3 y los esfuerzos últimos de los cordones y cuerdas son respectivamente σult= 13600 kgf/cm2 y σult= 14200 kgf/cm2
(Segui, 2000; Suspension Bridge...