Calculadora de fator de segurança

O que é fator de segurança?

O fator de segurança é a razão entre o valor limite que um elemento suporta e o valor ao qual é submetido em serviço: n = resistência / solicitação. Uma peça com resistência ao escoamento de 250 MPa trabalhando a 100 MPa tem fator de 2,5. O valor 1 significa que a peça está no limite. Abaixo de 1, o limite foi superado.

A mesma razão é usada para cargas. Um elemento com carga de ruptura de 60 kN suportando 12 kN tem fator de 5.

Tensão admissível

O uso inverso é igualmente comum. Quando uma norma prescreve um fator, tensão admissível = resistência / n, e a tensão de serviço deve ficar abaixo dela. Para resistência ao escoamento de 355 MPa e fator de 1,5, a tensão admissível é 236,7 MPa. Essa é a abordagem de dimensionamento por tensões admissíveis.

Margem de segurança

Alguns setores informam uma margem em vez de um fator: margem de segurança = n − 1. Um fator de 2,5 fornece margem de 1,5, ou 150 %. Margem zero significa que a peça está exatamente no limite.

Coeficientes parciais

As normas estruturais atuais usam dois coeficientes separados em vez de um. A ação é aumentada por um coeficiente: E_d = γ_F × E_k. A resistência é reduzida por um coeficiente do material: R_d = R_k / γ_M. A condição é E_d ≤ R_d. Com solicitação característica de 100 kN, coeficiente da ação de 1,5, resistência característica de 200 kN e coeficiente do material de 1,15, a solicitação de cálculo é 150 kN e a resistência de cálculo é 173,9 kN. Assim, a verificação é atendida.

Limites

O fator em si é fácil de calcular. A dificuldade está em determinar corretamente a resistência e a solicitação. Concentração de tensões, fadiga, flambagem, corrosão e incertezas das cargas alteram bastante a resposta. O fator adequado depende da aplicação e consta na norma pertinente. Esta ferramenta fornece somente a razão. A escolha do fator é sua.

Perguntas frequentes

Como calcular o fator de segurança com a resistência ao escoamento?

Uma resistência ao escoamento de exemplo de 250 MPa e tensão de serviço de 100 MPa fornecem fator de segurança de 2,5. Divida a resistência pela tensão de serviço. Essa razão preliminar não verifica fadiga, flambagem, corrosão ou concentrações de tensões e, por si só, não estabelece um projeto seguro.

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