ESFUERZO DE TRABAJO Y FACTRO DE SEGURIDAD

 

Esfuerzo de trabajo y factor de seguridad 

El esfuerzo de trabajo es el nivel de esfuerzo real (o tensión) al que se somete un elemento estructural durante su uso normal, causado por las cargas aplicadas.

Se calcula como:

σtrabajo=FA\sigma_{\text{trabajo}} = \frac{F}{A}

donde:

  • σtrabajo\sigma_{\text{trabajo}}: esfuerzo de trabajo (Pa, MPa o psi)

  • FF: carga aplicada (N o lb)

  • AA: área de la sección transversal del elemento (m² o in²)

Este valor no debe superar un límite seguro, que se establece usando el factor de seguridad.

 Factor de seguridad (FS o N)

El factor de seguridad es una medida de cuán “conservador” es el diseño. Se define como la relación entre el esfuerzo máximo que puede resistir el material (esfuerzo último o esfuerzo de fluencia) y el esfuerzo de trabajo permitido.

FS=Esfuerzo permisible o resistenteEsfuerzo de trabajoFS = \frac{\text{Esfuerzo permisible o resistente}}{\text{Esfuerzo de trabajo}}

O bien, para diseño:

σpermitido=σfluencia o rupturaFS\sigma_{\text{permitido}} = \frac{\sigma_{\text{fluencia o ruptura}}}{FS}

Tipos de esfuerzos máximos según el material:

  • Para materiales dúctiles (como acero): se usa el límite de fluencia.

  • Para materiales frágiles (como concreto o fundición): se usa el esfuerzo último o de ruptura.



Ejemplo simple

Un cable de acero soporta una carga axial de 10,000 N. Su sección transversal es de 200 mm² y el acero tiene una resistencia a la fluencia de 250 MPa.

  1. Esfuerzo de trabajo:

σtrabajo=10,000200×10−6=50 MPa\sigma_{\text{trabajo}} = \frac{10,000}{200 \times 10^{-6}} = 50 \, \text{MPa}

  1. Factor de seguridad:

FS=25050=5FS = \frac{250}{50} = 5

Esto indica que el diseño es bastante conservador.

Referencia APA sobre este tema:

Hibbeler, R. C. (2016). Mecánica de materiales (9.ª ed.). Pearson Educación.




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