Post on 14-Dec-2015
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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 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
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:
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