Estructuras de Cables

 Las estructuras con cables utilizan el cable como el principal medio de apoyo. Debido a que los cables tienen una alta resistencia a la tensión, pero no ofrecen resistencia a la compresión o a la flexión, deben usarse solamente a tensión. Cuando se sujeta a cargas concentradas, la forma de un cable consiste en segmentos de línea recta. Bajo una carga uniformemente distribuida, adoptará la forma de un arco invertido.

Una forma funicular es la que adopta un cable que se deforma libremente como respuesta directa a la magnitud y a la ubicación de fuerzas externas. Un cable siempre adapta su forma de modo que se encuentre en tensión pura bajo la acción de una carga aplicada.

Una catenaria es la curva adoptada por un cable uniforme perfectamente flexible suspendido libremente de dos puntos que no se encuentran en la misma línea vertical. Para una carga que está uniformemente distribuida en una proyección horizontal, la curva se aproxima a una parábola. 

Las estructuras suspendidas utilizan una red de cables suspendidos y presforzados entre miembros a compresión para sustentar directamente las cargas aplicadas.

Las estructuras de curvatura simple utilizan una serie paralela de cables para sustentar vigas o placas que forman una superficie. Son susceptibles de vibrar inducidos por los efectos aerodinámicos del viento. 

Este riesgo puede reducirse aumentando la carga muerta en la estructura o anclando los cables primarios al suelo con contravientos transversales.

Las estructuras con cables dobles tienen conjuntos superiores e inferiores de cables de diferentes curvaturas, recensionados por amarres o por puntales a compresión para hacer al sistema más rígido y resistente a la vibración.

Los contravientos absorben la componente horizontal del empuje en una estructura suspendida o atirantada con cables y transfieren la fuerza a un cimiento.

El mástil es un miembro a compresión vertical o inclinado en una estructura suspendida o atirantada con cables, que sustenta la suma de las componentes de las fuerzas verticales en los cables primarios y en los contravientos. 

La inclinación del mástil permite recibir parte del empuje horizontal del cable y reduce la fuerza en los contravientos. 

Las estructuras de doble curvatura consisten en un campo de cables cruzados de curvaturas diferentes y con frecuencia invertidas. Cada conjunto de cables tiene un periodo natural de vibración diferente, formando así un sistema auto amortiguado que es más resistente a la vibración.

Las estructuras atirantadas con cables tienen mástiles verticales o inclinados desde los cuales se extienden los cables para sustentar miembros que cubren claros horizontales dispuestos según un patrón paralelo o radial.

Debido a su falta de rigidez, las estructuras formadas por cables deben estabilizarse frente a los cambios constantes de forma producidos por la variación de las cargas así como frente al efecto dinámico del viento. 

Supongamos una cubierta horizontal formada por cables. Cuando sopla el viento sobre ella produce una succión que hará subir la estructura si la carga muerta es menor. A medida que va subiendo las fuerzas varían y el comportamiento de la estructura vuelve a cambiar como respuesta al nuevo sistema de cargas. 

El proceso es cíclico y no se detendrá mientras haya viento. Si la acción dinámica actúa en el nivel de frecuencia propia de la estructura, ésta entrará en resonancia, produciéndose vibraciones violentas y, por tanto, grandes daños llegando incluso al colapso total, como le ocurrió al famoso puente de Tacoma en 1940.

• TIPOS DE CABLES Y TIRANTES

Los cables pueden ser: 

• Cordones: formados por alambres arrollados helicoidalmente, de manera que quedan colocados de forma regular. Tienen más área metálica para el mismo diámetro, por lo que son más resistentes y rígidos. 
• Cables: formados por varios cordones arrollados helicoidalmente alrededor de un núcleo o alma, que puede ser una cuerda de fibra textil, un cordón de alambre, un cable o un muelle helicoidal. Se designan conociendo su composición (número de cordones y de alambres de cada cordón), tipo de alma y tipo de cordoneado. Son más flexibles y fáciles de manejar y, consecuentemente, más apropiados para pequeños radios de curvatura. 
• Tirantes estructurales: formados por perfiles tubulares La unión de los cables o tirantes con otros dispositivos se efectúa mediante terminales especiales. 

Video de apoyo:

Bibliografías

Desconocido. (28 de Octubre de 2013). ESTRUCTURAS CON CABLES - CONSTRUCCIÓN. 20 de Septiembre de 2021, de El Constructor Civil Sitio web: https://www.elconstructorcivil.com/2013/10/estructuras-con-cables-construccion.html