Trabajo de Investigación FACTORES DE SEGURIDAD
Presentado por: Davison Walter Ascanio Sepúlveda COD: 1120087 Daniel Alejandro Osorio COD: 1120060
PRESENTADO A: Ing. Camilo Alberto Florez Sanabria
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA 14 de marzo 2011
Coeficientes de seguridad 1.1. Estados límites últimos 1.2. Estados límites de utilización En los métodos de cálculo desarrollados en esta Instrucción y de acuerdo con lo expuesto en el Artículo 30º, la seguridad se introduce a través de los tres coeficientes: dos de minoración de las resistencias del hormigón y del acero y otro de ponderación de las cargas y acciones en general. 1.1.
Estados límites últimos
Los valores básicos de los coeficientes de seguridad para el estudio de los estados límites últimos, son los siguientes:
Coeficiente de minoración del acero..................... Coeficiente de minoración del hormigón................ Coeficiente de ponderación de las acciones: De efecto desfavorable......................................... De efecto favorable: Permanente.......................................................... Variable..............................................................
s =1,15 c=1,50 fg = fq = 1,60 fg = 0, 90 (32.1.a.1.) fq= 0 (32.1.a.2)
Cuadro 1.1 Estados límites últimos Coeficientes de minoración de los materiales Material
Coeficiente Básico
Acero
Hormigón
s
= 1,15
c = 1,5
Nivel de control
Corrección
Reducido
+0,05
Normal
0
Intenso
-0,05
Reducido (1)
+0,20
Intenso (2)
-0,10
Restantes casos 0
Se tendrá en cuenta en el caso de soportes u otras piezas hormigonadas en vertical, que la resistencia de proyecto debe además minorarse en el 10 por 100. (1) Este nivel de control sólo puede utilizarse para obras de ingenieria de pequeña importancia, para edificios de viviendas de una o dos plantas, o en aquellos edificios de viviendas de hasta cuatro plantas en los que el hormigón sólo se destine a elementos trabajando a flexión con luces moderadas. Con este nivel de control, no se adoptará en el cálculo una resistencia de proyecto mayor de 175 kp/cm . (2) Hormigón para elementos prefabricados en instalación industrial permanente con control intenso. Los valores de los coeficientes de minoración para el acero y para el hormigón y de ponderación para las acciones según el nivel de control adoptado y daños previsibles se establecen en los cuadros 31.1 y 31.2. Los valores de los coeficientes de seguridad s ,c y f adoptados y los niveles supuestos de control de
calidad de los materiales y de la ejecución, deben figurar explícitamente en los planos.
CUADRO 1.2 Estados límites últimos Coeficientes de ponderación de las acciones Coeficiente
Corrección
Nivel de control en la ejecución
Reducido
+0,20
Normal
0
Intenso
-0,10
Mínimos
f = 1,6
Daños previsibles en caso de accidente
y exclusivamente materiales
-0,10
Medios
0
Muy
+0,20
importante
Se tendrá en cuenta que en el caso de daños previsibles muy importantes no es admisible un control de ejecución a nivel reducido. Se podrá reducir el valor final de f en un 5 por 100 cuando los estudios, cálculos e hipótesis sean muy rigurosos, considerando todas las solicitaciones y todas sus combinaciones posibles y estudiando con el mayor detalle los anclajes, nudos, enlaces, apoyos, etc. Deberán comprobarse con especial cuidado y rigor las condiciones de fisuración, cuando el producto s.f , resulte inferior a 1,65.
Comentarios Los valores de los incrementos de los coeficientes de seguridad han sido fijados con el criterio de que al reducirse los niveles de control de los materiales y la ejecución, se incrementan correlativamente los de los coeficientes s ,c y f , de forma que la seguridad final se mantenga aproximadamente constante. Los criterios establecidos en el articulado para los estados límites últimos se resumen en el cuadro 31.3. La necesidad de que figuren en los planos los valores de los coeficientes de seguridad y los niveles de control decididos por el proyectista es evidente. Lo contrario conduciría a que una estructura, proyectada para un cierto nivel de seguridad fijado por el proyectista tendría en la práctica diferentes niveles de seguridad según los diferentes niveles de control que pudieran adaptarse durante la construcción. Cuando la importancia de la obra lo justifique podrán corregirse los valores consignados de los coeficientes de seguridad, previos los estudios oportunos, de acuerdo con el criterio de que la probabilidad de hundimiento resultante para la obra proporcione un coste generalizado mínimo de la misma, entendiéndose por coste generalizado el que se obtiene sumando: -el coste inicial de la obra; -el coste de su mantenimiento y conservación durante su vida de servicio; -el producto de la probabilidad de hundimiento por la suma del coste de reconstrucción más la cuantía de los daños y perjuicios que pudiera causar aquél .
CUADRO 1.3 Coeficientes de seguridad para los estados límites últimos Coeficiente de seguridad sobre
Nivel de control
Valor del coeficiente de seguridad
Reducido 1,20 Acero
s
Normal
1,15
Intenso
1,10
Reducido 1,70 (1) Hormigón c Intenso (2)
1,40
Restantes 1,50 casos Daños Acción Acción favorable de previsibles desfavorable carácter (4) Acciones (3) f Permanente Variable Reducido A
1,70
B
1,80
C
--
A
1,50
B
1,60
Normal
Intenso
C
1,80
A
1,40
B
1,50
C
1,70
0,9
0
( 1) Este nivel de control sólo puede utilizarse para obras de ingeniería de pequeña importancia, para edificios de viviendas de una o dos plantas, o en aquellos edificios de viviendas de hasta cuatro plantas en los que el hormigón sólo se destine a elementos trabajando a flexión con luces moderadas. Con este nivel de control, no se adoptará en el cálculo una resistencia de proyecto mayor de 175 kp/cm2 . ( 2) Este nivel de control es adecuado para obras singulares, así como para elementos prefabricados en instalación industrial permanente. En todos estos casos, conviene considerar también como alternativa la modalidad de control total ( apartado 69.2). ( 3) Se podrá reducir el valor f en un 5 por 100 cuando la hipótesis y el cálculo sean muy rigurosos, se consideren todas las combinaciones de acciones posibles y se estudien con el mayor detalle los anclajes, nudos, apoyos, enlaces, etc. (4 ) Daños previsibles: A. Obras cuyo fallo sólo puede ocasionar daños mínimos y exclusivamente materiales, tales como silos, acequias, obras provisionales, etc. B. Obras cuyo fallo puede ocasionar daños de tipo medio como puentes, edificios de vivienda, etc. C. Obras cuyo fallo puede ocasionar daños muy importantes, como teatros, tribunas, grandes edificios comerciales, etc.
Estados límites de utilización
Para el estudio de los estados límites de utilización se adoptarán los siguientes coeficientes de seguridad: Coeficiente de minoración del hormigón............. c = 1 Coeficiente de minoración del acero...... s=1 Coeficiente de ponderación de las acciones: Acciones de carácter variable con efecto favorable cuando puedan actuar o dejar de hacerlo.......... f = 0 En los demás casos........... f = 1
Comentarios P ara
los estados límites de utilización, el comportamiento de la estructura no está influido, en general, por las variaciones locales de las propiedades del hormigón o del acero, sino más bien por sus características medias. En consecuencia, es suficiente en la práctica adoptar s = c = 1. P or otra parte, el coeficiente f , se toma igual a la unidad, ya que el comportamiento de la estructura, en este caso, se estudia para las cargas de servicio de la misma. Sin embargo, si el proyectista juzga oportuno alcanzar un nivel de seguridad mayor frente a algún estado límite de utilización -por ejemplo, frente a la posibilidad de deformación excesiva de un elemento estructura¡ bajo la acción de una determinada carga- se pueden incrementar los valores de los coeficientes.
Referencia (http://www.arqui.com/images/ARTICU31.html)
FACTOR DE SEGURIDAD ³Cables de acero´ El factor de seguridad de un cable de acero es la relación entre la resistencia a la ruptura mínima garantizada del cable y la carga o fuerza de trabajo a la cual esta sujeta. No es posible detallar el factor de seguridad para todas las aplicaciones, porque también hay que considerar el ambiente y circunstancias en el área de trabajo, pero en la siguiente tabla se observa una guía general para la selección del correspondiente factor. A plicación
Factor
Tirantes de cable o torones (trabajo estático) Cables principales para puentes colgantes Cables de suspensión (péndulo para puentes colgantes) Cables de tracción para teleféricos y andariveles Cada cable de operación de una grúa almeja Palas mecánicas - excavadoras Cable de arrastre en minas Cables de izaje en minas (vertical e inclinado) Grúas tecles y polipastos industriales Ascensores - elevadores - para personal Ascensores - elevadores - para material y equipos Grúas con crisoles calientes de fundición
R eferencia
3a4 3 a 3.5 3.5 a 4 5a6 4a5 5 4a5 7 a8 6 (mínimo) 12 a 15 7 a 10 8 (mínimo)
( http://html.rincondelvago.com/cables-de-acero.html)
Tabla 4. Esfuerzos permitidos por el reglamento AISC para metal de soldadura.
Referencia (http://www.monografias.com/trabajos14/elementosmaquinas/elemento smaquinas.shtml)
Factores de seguridad Algunos ejemplos de factores de seguridad recomendados para diseño de equipo, son mostrados en la Tabla. Estos factores representan la cantidad de sobrediseño que debería usarse para compensar cambios en la operación con el tiempo.
La aplicación indiscriminada de factores de seguridad puede ser muy deprimente para un diseño. Cada unidad de equipo debería diseñarse para llevar a cabo su función según sea necesario. Entonces si existen incertidumbres, puede ser aplicado un razonable factor de seguridad. El potencial incremento en los requerimientos de capacidad es algunas veces usado como excusa para aplicar factores de seguridad grandes. Esta práctica, sin embargo, puede resultar en un grande sobrediseño tal que el equipo o el proceso nunca llegaran a operar a valores óptimos.
En los trabajos de diseño en general, la magnitud de los factores de seguridad son dictados por las consideraciones económicas o de mercado, la exactitud de los cálculos de diseño, cambios potenciales en la operación, información disponible sobre el proceso total y el grado de incertidumbre usado sobre en el desarrollo de los componentes individuales del diseño. Cada factor de seguridad debe ser establecido sobre la base de las condiciones existentes, y el ingeniero químico no debería vacilar para usar un factor de seguridad de cero si la situación así lo determina.
FACTORES DE SEGURIDAD RECOMENDADOS PARA DISEÑO DE EQUIPO
Referencia (http://avibert.blogspot.com/2010/11/diseno-yescalamiento-de-equipo.html)
Inventario de Seguridad / Nivel de Servicio / Factor K El Inventario de Seguridad se determina multiplicando el M AD por una constante K. La cantidad así determinada para el inventario de seguridad, nos cubre contra las posibles rupturas del inventario causadas por los incrementos en la demanda debidos a la varialbilidad de la misma. Este factor proviene de la distribución de probabilidad Normal y es el resultado de incrementar la desviación estándar asociada con el nivel de servicio deseado en un 25% Por ejemplo un factor K de 2.5, quiere decir en teoría que el inventario se deberá agotar en 2 ocasiones de 100, o lo que es lo mismo que el Nivel de Servicio es del 98% La tabla de la página siguiente (Tabla Inventario de Seguridad / Nivel de Servicio / Factor K), sirve para encontrar el valor de K, de acuerdo con el Nivel de Servicio deseado.
Referencia (http://confiabilidad.net/articulos/algoritmos-de-reposicion/
