ESTRUCTURA DE CABLES

Índice

1. ¿Qué son las estructuras de cable?

2. Antecedentes

3. Características

4. Tipos de cables y tirantes

5. Comportamiento general de los cables y la estructura

6. Ejemplo de estructuras de cables y estructuras atirantadas 

7. Clasificación de las estructuras de cables 

8. Tipos de estructuras de cable

9. Bibliografía

¿Qué son las estructuras de cable?

    Las estructuras de cable son aquellas en las que el elemento estructural principal es el cable, en el cual se aplica una esfuerzo de tracción. Un claro ejemplo de este tipo de estructura serian los puentes. 

Puente ubicado en Carolina del Sur

    Recordemos que, el esfuerzo de tracción es cuando se aplican una o varias fuerzas a una estructura en sentido opuesto, y esta tiende a estirarlo.

Esfuerzo de tracción 

                                        

Antecedentes

    Como primer vestigio de estructuras de cable nos remontamos al año de 1801, en donde se crea el primer puente colgante en el mundo Occidental, se le nombró como "Jacob's Creek Bridge", este se ubica en Pennsylvania. 

Puente "Jacob's Creek Bridge"

    Se le considera a John y  Washington Roebling como los precursores  de los puentes colgantes de la era moderna, con la creación del puente de Brooklyn entre 1867 y 1883.  Uno de los puentes mas populares del mundo. Otro autor importante es el diseño de V. Shookhov, presentado en una exposición de Nijry-Novgorod en 1896,   en donde se considera que la estructura de los pabellones sirvió como el punto de partida para las aplicaciones modernas en este tipo de estructuras.
    Entonces, ya aclarado el contexto que sentó las bases de lo que hoy podemos observar en las estructuras surge una duda "¿Como funcionan?" para mayor claridad, a continuación se presentara un video:

  

Características

    Las estructuras de cable son resistentes pero, solo en caso de que se trate de un esfuerzo de tracción pura, actúan por su forma. Esto quiere decir que cualquier cambio que ocurra afectará a la forma, sobre todo porque esta carece de rigidez transversal. Y la más importante, se debe contener con estructuras auxiliares para poder sostener los cables al terreno desde grandes alturas. 

Tipos de cables y tirantes

    En estas estructuras se pueden utilizar 3 tipos cables, que son:

• 

  Cordones

  Cordones: Son aquellos que se forman por alambres enrollados helicoidalmente. Suelen ser mas resistentes y rígidos.

• 

  Cables

  Cables: Es el conjunto de varios cordones. Son mas flexibles y de manejo fácil. 

• 

  Tirantes estructurales

  Tirantes estructurales: Son elementos formados por perfiles tubulares para aportar mayor estabilidad.    
  
  

Comportamiento general de los cables y la estructura

    Cuando el cable se encuentra con una carga sobre ella, esta puede adoptar distintas formas, dependiendo de cual sea la carga dominante, pueden ser:

•  Forma poligonal: Si son cargas concentradas, aquellas fuerzas que se aplican a un solo punto específico.

• Curva catenaria: En este caso es por el propio peso de la estructura.   

• Parabólica:  Solo en caso de que las cargas sean uniformes y se distribuyen en la proyección horizontal.

      De izquierda a derecha: forma poligonal, curva catenaria y parabólica.

    A pesar de la magnitud de la estructura de cables, carecen de una rigidez, por tanto deben usarse diferentes métodos para contrarrestar los cambios constantes que presenta. 

• Se incrementa la carga muerta de la estructura, esto para aumentar las tracciones en el cable.

• Instalando tirantes en los cables de la cubierta, para sujetarla al terreno.

• Uso de cables cruzados.

• Uso de elementos rígidos, como las vigas o arcos.

• Instalando un sistema de doble capa, en estos se usa un cable secundario.

    También, se debe tener en cuenta que se utilizan apoyos para poder distribuir los empujes tanto horizontales como verticales de los cables al terreno.

• Pilares verticales con una viga de borde triangular: se usa cuando hay problemas con la cimentación.

• Soportes verticales: Este método solo se puede utilizar si los cables no tienen una gran carga y los vanos son cortos.

• Soportes inclinados o en V invertida: Se usa si las acciones en la cimentación se desean disminuir.

• Postes atirantados o tornapuntas: Sistema efectivo para vanos grandes. 

• Postes inclinados atirantados: Los empujes horizontales se distribuyen al poste y al tirante.

     La intensidad de las tracciones que se ejecutan en los cables y de los empujes en los apoyos depende de la magnitud y posición de la carga aplicada sobre la estructura y de la flecha. 

Ejemplo de estructuras de cables y estructuras atirantadas

Puente Vizcaya

Sutong Bridge

Puente de San Francisco

Clasificación de las estructuras de cables

• Estructuras lineales

• Estructuras planas

• Estructuras tridimensionales

Tipos de estructuras de cable

• Cables paralelos: Son aquellas que no poseen rigidez en caso de estar expuesta a la flexión o resistencia a las fuerzas de comprensión. Si esta llegara a deformarse, su forma seria un polígono funicular.   

• Cables radiales: Son aquellas que tienen un anillo perimetral comprimido que sirve como núcleo.

• Cables biaxiales: Son aquellos cables que funcionan a base de pura tracción, por tanto es usada a menuda para cubrir grandes luces.

Bibliografía  

Estructura de Cables. (2015). https://es.slideshare.net/Efra7_10/estructuras-de-cables

Qué clases de tirantes estructurales existen hoy en construcción. (2020).  https://blog.structuralia.com/tirantes-estructurales#:~:text=Los%20tirantes%20estructurales%20o%20de,estabilizaci%C3%B3n%20a%20paredes%20y%20muros.

Basset y Guardiola. s.f. Estructuras formadas por cables. https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/13615/Estructurasformadasporcables.pdf?sequence=1