Torsion jaime enrique ceballos aguilar
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TSU MANTENIMIENTO INDUSTRIALJAIME ENRIQUE CEBALLOS AGUILAR
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DEFINICIÓN DE TORSIÓN
Es la solicitación (reacción interna que se produce en una sección de un
solido como consecuencia de las fuerzas externas aplicadas sobre el
mismo) que se presenta cuando se aplica un momento sobre un eje
longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como
pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión
predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en
situaciones diversas.
La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva
paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado
inicialmente por las dos curvas.
En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.
El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de
solicitación la transversal de una pieza en general se caracteriza por dos
fenómenos:
Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección
transversal, si estas se representan por un campo vectoriales
líneas de flujo circulan alrededor de la sección.
Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas
adecuadamente, algo que sucede siempre a menos que la sección
tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales que hacen
que las secciones transversales deformadas no sean planas.
El alabeo de la sección complica el cálculo de tensiones y
deformaciones, y hace que el momento torsor pueda descomponerse en
una parte asociada a torsión alabeada, y una parte a la llamada torsión
Saint-Venant. En función de la forma de la sección y la forma de alabeo,
pueden usarse diversas aproximaciones más simples que el caso
general.
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TORSIÓN ALABEADA
Para piezas de muy escasa inercia torsional, como las piezas de pared
delgada, puede construirse un conjunto de ecuaciones muy simples en
la que casi toda la resistencia a la torsión se debe a las tensiones
cortantes inducidas por el alabeo de la sección. En la teoría de la torsión
alabeada pura se usa la aproximación de que el momento de alabeo
coincide con el momento torsor total. Esta teoría se aplica
especialmente a piezas de pared delgada y se distinguen tres casos:
Sección abierta, donde no aparecen esfuerzos de membrana.
Sección cerrada simple, en el que la sección transversal puede
aproximarse por una pequeña curva simple cerrada dotada de un
cierto espesor.
Sección multicelular, en el que la sección transversal no es
simplemente conexa pero aun así puede aproximarse por una
curva no simple y un cierto espesor.
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TORSIÓN SAINT-VENANT
La teoría de Saint-Venant es aplicable a piezas prismáticas de gran
inercia torsional con cualquier forma de sección, en esta simplificación
se asume que el llamado de alabeo es nulo, lo cuál no significa que el
alabeo seccional también lo sea. Para secciones no circulares y sin
simetría de revolución la teoría de Saint-Venant además de un giro
relativo de la sección transversal respecto al eje baricéntrico predice un
alabeo seccional o curvatura de la sección transversal. La teoría de
torsión de Saint-Venant da buenas aproximaciones para valores λT > 10,
esto suele cumplirse en:
1) Secciones macizas de gran inercia torsional (circulares o de otra
forma)
2) Secciones tubulares cerradas de pared delgada
3) Secciones multicelulares de pared delgada
TORSIÓN MIXTA
En una viga sometida a torsión, el momento externo en una sección es
equilibrado por las tensiones originadas por la torsión pura y las
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originadas por la tensión no uniforme. Las primeras están presentes
siempre y las segundas cuando la forma seccional alabea y, o bien
existe alguna restricción al albeo en alguna sección o el momento torsor
es variable a lo largo de la viga. Cuando existen los dos tipos de torsión
decimos que hay torsión mixta.
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