Calculadora de factor de seguridad
Factor de seguridad, tensión admisible, resistencia necesaria y comprobación con coeficientes de carga y material. Para tensiones, fuerzas o momentos.
¿Qué es el factor de seguridad?
El factor de seguridad es la relación entre el valor límite que puede soportar un elemento y el valor al que trabaja en servicio: n = resistencia / efecto de la carga. Una pieza con límite elástico de 250 MPa que trabaja a 100 MPa tiene un factor de 2,5. Un valor de 1 indica que la pieza está en su límite y uno inferior a 1 indica que lo supera.
La misma relación se aplica a cargas. Un elemento con carga de rotura de 60 kN que soporta 12 kN tiene un factor de 5.
Tensión admisible
El uso inverso es igual de habitual. Si una norma prescribe un factor, tensión admisible = resistencia / n, y la tensión de servicio se mantiene por debajo. Para un límite elástico de 355 MPa y un factor de 1,5, la tensión admisible es 236,7 MPa. Este es el enfoque de diseño por tensiones admisibles.
Margen de seguridad
Algunos sectores expresan un margen en lugar de un factor: margen de seguridad = n − 1. Un factor de 2,5 da un margen de 1,5, es decir, 150 %. Un margen cero indica que la pieza está justo en su límite.
Coeficientes parciales
Las normas estructurales actuales usan dos coeficientes separados. La carga se aumenta mediante E_d = γ_F × E_k. La resistencia se reduce mediante R_d = R_k / γ_M. La condición es E_d ≤ R_d. Con una carga característica de 100 kN, coeficiente de carga de 1,5, resistencia característica de 200 kN y coeficiente de material de 1,15, el efecto de cálculo es 150 kN y la resistencia de cálculo es 173,9 kN. Se cumple la comprobación.
Límites
El factor es fácil de calcular. Lo difícil es determinar bien la resistencia y el efecto de la carga. La concentración de tensiones, la fatiga, el pandeo, la corrosión y la incertidumbre de las cargas cambian mucho el resultado. El factor adecuado depende de la aplicación y figura en la norma correspondiente. Esta herramienta solo obtiene la relación. Tú eliges el factor.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula el factor de seguridad con el límite elástico?
Un límite elástico de ejemplo de 250 MPa y una tensión de servicio de 100 MPa dan un factor de seguridad de 2,5. Divide la resistencia entre la tensión de servicio. Esta relación preliminar no comprueba fatiga, pandeo, corrosión ni concentración de tensiones, y por sí sola no establece que un diseño sea seguro.
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