19.11 : Torsión de miembros no circulares

Los ejes circulares sometidos a esfuerzos de torsión mantienen su integridad de la sección transversal debido a su naturaleza axisimétrica. Esta simetría garantiza una distribución uniforme de la tensión, lo que permite que el eje resista la torsión sin deformarse. Por el contrario, las barras cuadradas, que carecen de esta simetría axial, experimentan una distorsión significativa en sus secciones transversales cuando se someten a torsión, con la excepción de sus diagonales y en las líneas que conectan los puntos medios. Un examen detallado de un elemento cúbico en la esquina de la sección transversal de una barra cuadrada revela que sus lados que miran hacia afuera, que forman parte del exterior de la barra, están libres de tensión. Esto indica que el esfuerzo en estas superficies y en las esquinas de la sección transversal es nulo, lo que lleva a la conclusión de que el esfuerzo cortante no se distribuye linealmente con la distancia al eje en dichas barras.

Esto se puede generalizar a barras con secciones transversales rectangulares. En este caso, el esfuerzo cortante alcanza su punto máximo a lo largo de la línea central de la cara más ancha de la barra. Esta tensión máxima, junto con el ángulo de torsión, depende de las dimensiones de la barra, en particular de la anchura de sus caras más anchas y más estrechas. La determinación de estos parámetros implica coeficientes específicos, denominados c_1 y c_2, que se calculan en función de la relación de las dimensiones de las caras de la barra.

Este cálculo resalta la relación entre las propiedades geométricas de la barra y su respuesta a la carga de torsión, subrayando la importancia de considerar la forma y dimensiones de los materiales al evaluar su comportamiento bajo torsión.