TORSIÓNINTRODUCCIÓN

La torsión aparece cuando:

• Cuando el plano de carga no pasa por el centro de corte de la sección

• Cuando se aplica un momento torsor a la barra

• Ligada al fenómeno de inestabilidad de una barra comprimida (pandeo torsional o flexotorsional

TORSIÓN

El momento torsor externo aplicado puede ser:

Uniforme a lo largo de la barra

Puntual

TORSIÓN

El momento torsor puede producir tensiones tangenciales o tangenciales combinadas con normales dependiendo de:

• La forma seccional

• El diagrama de momentos torsores

• Las condiciones vinculares de la barra respecto de la torsión

EN GENERAL:

Formas seccionales abiertas (doble T, canales, ángulos ) Mala respuesta a torsión

Formas seccionales cerradas (Tubos, cajones ) Buena respuesta a torsión

Resulta conveniente evitar la solicitación por torsión

Ante solicitación de torsión: Elegir formas seccionales adecuadas Diseño de los apoyos de la viga

Cuando la torsión está combinada con flexión, corte o axil el estado tensional elástico es la suma de las tensiones de cada solicitación actuando independientemente

TORSIÓNCENTRO DE CORTE

Cuando el esfuerzo de corte pasa por el centro de corte No hay torsión

Es el punto respecto del cual los momentos de las tensiones tangenciales, en una sección sometida a flexión y corte, están en equilibrio

Cuando el esfuerzo de corte no pasa por el centro de corte Hay torsión

Flexión sin torsión Flexión con torsión

TORSIÓNCENTRO DE CORTE

En secciones doblemente simétricas o de simetría puntual:

Centro de corte coincide con baricentro seccional

En secciones con un eje de simetría:

Centro de corte se ubica sobre este eje

Cuando la sección está formada por placas planas delgadas cuyos ejes concurren a un punto:

Centro de corte se encuentra en la intersección de las placas

TORSIÓNALABEO SECCIONAL

Cuando se somete una barra prismática a torsión la sección:

Puede permanecer plana

Puede alabearse (la sección no se mantiene en el plano)

El alabeo o no depende de la forma seccional

Formas seccionales que no alabean

Formas seccionales que alabean

TORSIÓNTORSIÓN UNIFORME ( Saint Venant )

Este tipo de torsión ocurre en secciones

Que no albean

Para cualquier tipo de vínculos

Para todo tipo de variación del torsor

Que alabean

Para vínculos que no restrinjan el alabeo y para

para momento torsor constante en toda la barra

Vínculos a la torsión

Los vínculos en las barras pueden:

Restringir la rotación seccional y no el alabeo

Restringir la rotación y el alabeo (mantiene la sección plana)

TORSIÓNTORSIÓN UNIFORME

• En este tipo de torsión las secciones no alabean o si lo hacen es el mismo en todas

• Solo se generan tensiones tangenciales

La rotación por unidad de longitud se denomina ángulo específico de torsión θ’ y es:

G . J : rigidez torsional

TORSIÓNMÓDULO DE TORSIÓN

• Las tensiones tangenciales generadas son inversamente proporcionales a su valor

• Depende de forma y geometría seccional

TORSIÓNMÓDULO DE TORSIÓN

TORSIÓNMÓDULO DE TORSIÓN

TORSIÓNTORSIÓN NO UNIFORME

• La sección debe alabear

• En alguna sección (p.ej apoyo) tiene restricción al alabeo ó el momento torsor no es constante

Al no ser el alabeo constante las deformaciones relativas entre secciones generan tensiones normales y tangenciales adicionales a las de Saint Venant

Al estar impedido el alabeo en el apoyo, las alas se comportan con flexión en su plano, generando tensiones normales y tangenciales. El alma no resulta afectada.

Los estados tensionales son:

TORSIÓNTORSIÓN NO UNIFORME

Si la sección fuera perfil C o Z

Los estados tensionales son:

TORSIÓN

TORSIÓN NO UNIFORME

TORSIÓNPARÁMETROS TORSIONALES

Perfil doble T

Los valores de θ’’ y θ’’’ dependen del diagrama de carga a torsión y del condiciones vinculares de la barra y de la constante de flexión por torsión:

El módulo de alabeo es:

TORSIÓNFUNCIONES TORSIONALES

Vigas cortas de sección doble Te

Los valores de θ’’ y θ’’’ se pueden obtener, para los distintos diagramas de cargas y vínculos en la publicación de la AISC “Análisis torsional de miembros estructurales de acero”

• Con L/a < 0,5 para vigas en voladizo

• Con L/a < 1 para vigas simplemente apoyadas

• Con L/a < 2 para vigas continuas de tramos iguales

La torsión por alabeo, cuando existe es totalmente dominante

Se puede calcular las tensiones en forma aproximada:

TORSIÓNTORSIÓN MIXTA

La torsión exterior puede derivarse en una torsión mixta Tu= Tt + Tw

Con Tu : momento torsor último requerido (con cargas factorizadas)

• La torsión uniforme Tt siempre está presente

• La torsión no uniforme Tw si la sección alabea y existe alguna restricción al alabeo o el torsor es variable

TORSIÓNTORSIÓN COMBINADA CON FLEXIÓN

Raramente en las estructuras metálicas la torsión se presenta sola

Puede ir acompañada por :

• Flexión y corte (disimétrica o no

• Esfuerzo axil

Mientras la sección se mantenga en régimen elástico las acciones son sumadas con sus signo

Así para la sección solicitada por los efectos de las acciones mayoradas

TORSIÓNVERIFICACIÓN DE ESTADOS LÍMITES

“La resistencia de diseño de la barra ø.Fy deberá ser mayor o igual a la resistencia requerida expresada en términos de tensión normal o tensión de corte ambas determinadas por análisis global y seccional elástico para cargas mayoradas”

• En la determinación de las solicitaciones se deberán considerar efectos de segundo cuando sean significativos