Factor de segurança

Ilustração do fator de segurança 3 no diagrama tensão-deformação

O fator de segurança , também conhecido como o valor de segurança ou coeficiente de segurança , indica o fator pelo qual o limite de falha de um edifício , componente ou material é projetado para ser mais alto do que se baseia em determinação teórica, por ex. B. devido a um cálculo estático .

inscrição

Um fator de segurança evita que o componente falhe devido a tolerâncias no material, fabricação, suposições de carga e influências menores não comprovadas. Um fator de segurança de 1 significa que o componente não tem reservas de segurança contra falhas. Os mecanismos subjacentes à falha são frequentemente: dobramento , quebra , empenamento ou falha por fadiga (falha do limite de fadiga ).

Ao determinar a carga, no entanto, muitas vezes são feitas suposições conservadoras , o que aumenta ainda mais a segurança que está realmente presente.

Metais

No caso de metais amplamente isotrópicos, a tensão prevalecente é frequentemente derivada do estado de tensão com um critério de resistência tal como, e. Como critério de estresse equivalente de Richard von Mises venceu. A tensão tolerável é então aquela obtida em ensaios de tração uniaxial . No entanto, essas simplificações não são mais aplicáveis se um - z. B. após a formação ou devido a uma textura predominante - deve-se falar de um material anisotrópico . No caso de metais sob cargas operacionais, o projeto geralmente não visa obter deformação permanente e, portanto, o ponto de escoamento é a tensão que pode ser tolerada.

Compósitos de fibra plástica

O termo fator de segurança só pode ser aplicado a esses materiais até certo ponto, pois os critérios de falha progressiva para compósitos de fibra-plástico sempre avaliam uma combinação de tensões. Se, por exemplo, o critério de quebra de fibra intermediária de Puck atinge um valor de mais de 1 (um tipo ), então essa combinação de tensões (vetor de tensão) pode ser aumentada até que um valor de 1 seja alcançado. No entanto, deve-se ter cuidado para garantir que os critérios relacionados à quebra da fibra , delaminação , etc. não sejam violados. ${\ displaystyle RF> 1}$

Na região anglo-americana, deve-se notar que o termo Margem de Segurança (MS) é frequentemente usado lá:

{\ displaystyle MS = RF-1}

.

Cerâmicas técnicas

Uma distinção também deve ser feita aqui entre cerâmicas isotrópicas e cerâmicas de fibra estruturalmente anisotrópicas. No entanto, também existem efeitos de tamanho no caso de cerâmicas monolíticas (não reforçadas), razão pela qual a probabilidade de quebra também é usada, e. B. depois de Weibull .

Cálculo

O fator de segurança pode ser definido da seguinte forma:

${\ displaystyle \ gamma = {\ frac {\ text {Falha ao carregar}} {\ text {carregamento permitido}}}}$

${\ displaystyle RF> 1}$ : O componente é seguro contra um limite de carga definido,
${\ displaystyle RF \ leq 1}$ : O componente não pode suportar a carga selecionada.

Com a introdução do Eurocódigo, não há praticamente nenhum fator de segurança global na Europa Central, uma vez que os conceitos de segurança parciais corresponde à do estado da arte , mas o fator de segurança global das cargas parciais podem ser calculados. Este fator de segurança é geralmente a multiplicação do fator de segurança parcial no lado do material vezes o fator de segurança parcial no lado da ação da respectiva carga parcial:

${\ displaystyle \ gamma = \ gamma _ {E} \ cdot \ gamma _ {R}}$

Fator de reserva

O fator de reserva é geralmente a diferença entre o fator de segurança determinado legalmente e o calculado.
Por exemplo: fator de segurança prescrito = 3; SF calculado = 3,28; → Fator de reserva = 0,28

No entanto, o fator de reserva também é coloquialmente equacionado com o fator de segurança, com a diferença de que a tensão real é medida como a tensão tolerável em vez do fratil de 5% que é prescrito pelo Eurocódigo para o coeficiente de segurança .

Determinando o tamanho

Ao determinar o fator de segurança, os seguintes fatores, entre outros, são levados em consideração:

Probabilidade de risco
Extensão dos danos (por exemplo: ferimentos leves, doenças, morte)
Qualidade do material (por exemplo: regularidade)
Intervalos de inspeção
Influências ambientais

O fator de segurança no lado do material é geralmente entre 1,1 e 2,1, dependendo do material usado e da relevância da segurança, 3,0 para materiais com grandes flutuações em suas propriedades (por exemplo, para madeira úmida) e acima de 10 para componentes extremamente relevantes para a segurança (por exemplo B. Cordas de elevador).

No caso de cargas de ação constante (por exemplo, peso morto), os padrões relevantes geralmente exigem uma segurança de cerca de 2. Uma vez que não há incerteza na densidade da água no caso de flutuabilidade, ou seja, não há incerteza na carga, um fator de segurança parcial de 1 a 1,05 é selecionado no lado da ação em DIN 1054, dependendo da situação do projeto.

Os fatores de segurança também são usados no cálculo contra terremotos. Neste caso de carga (como é geralmente o caso com casos de carga incomuns e raros), um fator relativamente pequeno (por exemplo, 1,2) é geralmente suficiente.

Carga imprevisível

No caso de casos de carga excepcional que têm uma probabilidade muito baixa de ocorrer, como acidentes inesperados ou incêndios em edifícios subordinados, o fator de segurança parcial do lado da ação é definido como 1. Freqüentemente, nenhuma segurança é exigida do lado do material contra falhas. Estes podem ser levados em consideração reduzindo o fator de segurança parcial, mas também permitindo tensões que correspondem à resistência e, por exemplo , podem estar acima de um ponto de escoamento . Isso pode resultar em grandes deformações permanentes.

Evidência individual

↑ ^a^b Helmut Schürmann: Construindo com compósitos de fibra-plástico . 2ª Edição. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-72189-5 , p. 408 , doi : 10.1007 / 978-3-540-72190-1 ( springer.com [PDF; acessado em 17 de dezembro de 2018]).
^ Alfred Puck: Análise de força de laminados de matriz de fibra: Modelos para a prática . Carl Hanser Verlag, Munich Vienna 1996, ISBN 3-446-18194-6 , p. 51 (212 pp., D-nb.info ).
↑ ^a^b MEDIDAS DE SEGURANÇA Marcação CE Análise de risco Avaliação de risco Análise de risco. Recuperado em 11 de março de 2020 .
↑ Fator de segurança do cabo de aço do elevador. Recuperado em 11 de março de 2020 .

[Schuermann2007-S408-1] Helmut Schürmann: Construindo com compósitos de fibra-plástico . 2ª Edição. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-72189-5 , p. 408 , doi : 10.1007 / 978-3-540-72190-1 ( springer.com [PDF; acessado em 17 de dezembro de 2018]).

[2] Alfred Puck: Análise de força de laminados de matriz de fibra: Modelos para a prática . Carl Hanser Verlag, Munich Vienna 1996, ISBN 3-446-18194-6 , p. 51 (212 pp., D-nb.info ).

[:0-3] MEDIDAS DE SEGURANÇA Marcação CE Análise de risco Avaliação de risco Análise de risco. Recuperado em 11 de março de 2020 .

[4] Fator de segurança do cabo de aço do elevador. Recuperado em 11 de março de 2020 .

Languages