Torsion

U.N.L.P. - FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO Taller vertical de Estructuras D.I.M.N. - Nivel III


TORSION


1) INTRODUCCION:

El efecto de torsión se presenta en una sección transversal de un elemento estructural cuando la recta de acción de la carga P contenida en el plano de dicha sección no pasa por el centro de gravedad G, como se puede observar en la figura 1.
Figura 1
Si se efectúa unatraslación de la carga P al baricentro de la sección G, el nuevo sistema que tendremos, estará compuesto por la carga más un momento, cuyo valor será igual al producto de P por su brazo de palanca z.
Este momento que actúa en el plano de la sección se denomina "Momento torsor" (Mt), pues tiende a distorsionar la pieza.
La torsión como esfuerzo, en el caso más general, se presenta en lasestructuras combinado con alguno, e inclusive en determinadas circunstancias, con todos los restantes esfuerzos característicos (momento flector (Mf), corte (Q), y axil (N); y por otra parte, no se presenta con tanta frecuencia como estos últimos, pero cuando existe debe ser tenido en cuenta en el diseño.
En el caso de elementos de hormigón armado genera roturas frágiles si no se han previsto armadurasadecuadas, convenientemente dispuestas, que serán las encargadas de dar ductilidad al conjunto. Un elemento dúctil, antes de llegar a la rotura sufre grandes deformaciones, avisa que se va a romper, aparecen fisuras, etc. que nos están indicando el agotamiento de la capacidad portante y nos dan tiempo para tomar las medidas de seguridad correspondientes.
Un elemento frágil rompe bruscamente, sinpreaviso, es un tipo de rotura más peligrosa que se debe tratar de evitar.
2) ALGUNOS EJEMPLOS DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
SOLICITADOS POR TORSION.
Mencionaremos algunos de los casos más frecuentes en los que este efecto adquiere importancia.
2 - a) Ménsula en voladizo. Torsión en una viga. (Caso de momento torsor concentrado).


Figura 2-a
Si se efectúa una traslación de la carga P al punto B, vemosque aparece además de P, un momento torsor Mt = P x z. Las solicitaciones para este caso serán:
Flexión y corte en AC provocadas por P.
Torsión en AC provocada por Mt.
Axil en las columnas AD y CE provocadas por P.
Flexión en las columnas AD y CE provocada por Mt/2 (momento de empotramiento de la viga AC.

2 - b) Losa en voladizo sin solución de continuidad. (Caso de momento torsor distribuido alo largo de la viga).

Para que exista equilibrio la losa debe estar empotrada en la viga AB, aparece un momento de empotramiento de la losa y una reacción. La reacción R se transmite a la viga como carga repartida R (t/m), y el momento de empotramiento se transmite como momento torsor para la viga, distribuido en tonelámetros por cada metro de viga.
2 - c) Casos de vigas en ochavas.
Cuando lasvigas se interceptan, en ochavas de edificios por ejemplo, una flexiona y la otra torsiona

Figura 2-c


Si por un momento consideramos que la ménsula (b) está empotrada en la ménsula (a), vemos que al flexionar (a), en su sección extrema s-s se produce un giro que provoca torsión en la ménsula (b).
El mismo análisis lo hacemos considerando (a) empotrada en (b), y llegamos a la conclusión que algirar el extremo de (b), por flexión provoca torsión en (a). Este es un típico caso de torsión inducida por flexión. La importancia del efecto torsor depende de la facilidad que tengan las ménsulas para girar, que a su vez depende de la rigidez de las ménsulas y de las cargas que actúan, y será mayor en ménsulas relativamente largas (grandes voladizos) y con cargas importantes.


3) FUNCIONAMIENTODE ELEMENTOS ESTRUCTURALES SOMETIDOS A TORSION.
Conceptos básicos.
Si tomamos una pieza en equilibrio, de sección rectangular y de hormigón simple, (sin armaduras), y la sometemos a un momento torsor que incrementamos hasta la rotura, se generarán una serie de fisuras inclinadas a 45° respecto del eje de la pieza. Las mismas tienen continuidad en todas las caras, asimilando sus trayectorias a un...