Esfuerzo Admisible y Cargas Admisibles

1.6 FACTOR DE SEGURIDAD Y ESFEURZO DE DISEÑO PERMISIBLE (ESFUERZO DE TRABAJO) ESFUERZOS Y CARGAS ADMISIBLES Se ha descrito en forma adecuada a la ingeniería como la aplicación de la ciencia a las finalidades de la vida. Para cumplir esa misión, los ingenieros diseñan una variedad de objetos aparentemente interminable, para satisfacer las necesidades básicas de la sociedad. Entre esas necesidadesestán vivienda, agricultura, transporte, comunicaciones y muchos otros aspectos de la vida moderna. Los factores a considerar en el diseño comprenden funcionalidad, resistencia, apariencia, economía y efectos ambientales. Sin embargo, cuando se estudia la mecánica de materiales, el interés principal para el diseño es la resistencia, esto es, la capacidad del objeto para soportar o trasmitircargas. Los objetos que deben resistir cargas son, entre otros, construcciones, maquinas, recipientes, camiones, aviones, barcos y cosas parecidas. Por simplicidad a esos objetos los llamaremos estructuras; así, una estructura es cualquier objeto que debe soporta o transmitir cargas. FACTORES DE SEGURIDAD Si se tiene que evitar una falla estructural, las cargas que una estructura es capaz de soportardeben ser mayores que las cargas a las que se va a someter cuando este en servicio. Como la resistencia es la capacidad de una estructura para resistir cargas, el criterio anterior se puede replantear como sigue: la resistencia real de una estructura debe ser mayor que la resistencia requerida. La relación de la resistencia real entre al resistencia requerida se llama factor de seguridad n :
Factorde seguridad n  resistenci a real resistenci a requerida (1  20)

Naturalmente, el factor de seguridad debe ser mayor que 1.0 para evitar falla. Dependiendo de las circunstancias, los factores de seguridad varian desde un poco mas que 1.0 hasta 10. La incorporación de factores de seguridad en el diseño no es asunto sencillo, porque tanto la resistencia como la falla tienen muchos significadosdistintos. La resistencia se puede medir con la capacidad portante, o de carga, de una estructura o bien se puede medir por el esfuerzo en el material. Falla puede equivaler a la fractura y el completo colapso de la estructura o puede significar que las deformaciones se han vuelto tan grandes que la estructura ya no puede realizar sus funciones. Esta última clase de fala, puede presentarse concargas muchos menores que las que causan el colapso real. La determinación de un factor de seguridad también debe tener en cuenta asuntos tales como los siguientes: probabilidad de sobrecarga accidental de la estructura,

debido a cargas que excede las cargas de diseño; tipos de cargas (estáticas o dinámica); si las cargas se aplican una vez o se repiten; la exactitud con que se conozcan lascargas; posibilidad de falla por fatiga; inexactitudes de construcción: variabilidad en la calidad de la mano de obra: variaciones en las propiedades de los materiales: deterioro debido a corrosión u otros efectos ambientales; exactitud de los materiales de los métodos de análisis; el que la falla sea gradual (advertencia suficiente) o repentina (sin advertencia): consecuencia de la falla (dañosmenores o catástrofe mayor), y otras consideraciones parecidas. Si el factor de seguridad es muy bajo, la probabilidad de falla será alta, y la estructura será inaceptable; si el factor es muy grande, la estructura será muy costosa y quizá no sea adecuada para su función (por ejemplo puede ser demasiado pesada). De acuerdo con estas complejidades e incertidumbres, los factores de seguridad se debendeterminara en forma pirobalística. En general, los establecen grupos de ingenieros con experiencia, quienes escriben códigos y especificaciones que usan otros ingenieros y a veces hasta se promulgan como leyes. Las disposiciones de los códigos y reglamentos pretenden dar grados razonables de seguridad sin que los costos aumenten demasiado. En el diseño de aviones, se acostumbra hablar del margen...