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Coeficiente de segurança: o que são e como utilizá-los

Os coeficientes de segurança garantem que as estruturas sejam projetadas para resistir às solicitações sem comprometer sua integridade. Veja como usá-los


A tarefa da engenharia estrutural é garantir que cada estrutura tenha um margem de segurança adequado para enfrentar desafios potenciais como: variações de carga, imperfeições na construção ou deterioramento dos materiais ao longo do tempo. O uso de coeficientes de segurança apropriados no projeto estrutural é fundamental para alcançar esse objetivo.

Aqui, vamos nos concentrar na importância desses parâmetros. Vamos entender o que são os coeficientes de segurança e como utilizá-los para projetar estruturas capazes de resistir às cargas e solicitações sem colapsar ou sofrer danos.

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O que são coeficientes de segurança?

Em geral, o termo “coeficiente de segurança” refere-se a um parâmetro usado em engenharia, design e outros campos técnicos para avaliar o nível de segurança e confiabilidade de um sistema, ou seja, sua capacidade de operar com segurança, indicando qualquer incerteza ou variação nos dados ou nas condições de operação.
Na engenharia estrutural, os coeficientes de segurança são considerados fatores multiplicativos aplicados às cargas de projeto e às resistências estruturais para garantir um margem de segurança adequado. Esses parâmetros levam em conta a extrema variabilidade nos valores de carga e resistência reais, comparando-os com os valores inciais estabelecidos no projeto. Em outras palavras, eles permitem considerar as condições de operação efetivas de uma estrutura, que podem diferir das condições previstas no projeto.

Para que servem os coeficientes de segurança?

Os coeficientes de segurança são parâmetros adotados no campo da engenharia estrutural para avaliar a capacidade de uma estrutura de suportar de suportar e resistir, com segurança, à cargas e solicitações. Esses coeficientes refletem a relação entre a carga máxima admissível (ou resistência) de um elemento estrutural e a carga máxima (ou solicitação) à qual a estrutura será submetida durante sua vida útil.
Sua função principal é garantir que a estrutura seja capaz de suportar as cargas previstas sem colapsar ou sofrer danos. Esses coeficientes levam em consideração os múltiplos fatores que podem influenciar a segurança estrutural, como imperfeições nos materiais, variações nas cargas de projeto e condições ambientais.

Portanto, os coeficientes de segurança permitem gerenciar adequadamente o risco associado ao projeto estrutural. Eles fornecem uma margem de segurança que leva em conta as incertezas e variações para garantir que uma estrutura seja capaz de lidar com situações imprevistas ou adversas. Isso significa que mesmo na presença de cargas ou resistências ligeiramente superiores ou inferiores aos valores de projeto, a estrutura permanecerá segura e confiável.

Classificação e exemplos de uso de coeficientes de segurança

Os coeficientes de segurança comumente usados no projeto estrutural se dividem em:

  1. coeficientes de segurança na resistência: são aplicados às resistências de projeto dos materiais estruturais, como concreto ou aço, para reduzir riscos em prol da segurança. Eles levam em conta a incerteza devido à variabilidade das propriedades dos materiais, qualidade da produção e de outros fatores que podem influenciar a resistência real dos materiais em comparação com os valores do projeto. Para verificar a resistência de uma coluna de aço, começa-se determinando a resistência do aço, que depende das propriedades do material e da seção transversal da coluna. Em seguida, aplica-se o coeficiente de segurança à resistência de projeto para obter o cálculo  da resistência. Por exemplo, se a resistência do aço for de 200000 kN/m2, e o coeficiente de segurança total for 1,1, então a resistência de cálculo será de 200000 kN/m2 / 1,1 = 181818,18kN/m2;
  2. coeficientes de segurança na carga: esses coeficientes são aplicados às cargas parciais consideradas no processo de projeto estrutural. Eles são usados para levar em conta as incertezas nos valores reais das cargas, pois estas podem variar de forma imprevisível durante a vida útil da estrutura. As ações de projeto podem incluir o peso próprio da estrutura, as cargas permanentes (como paredes, pisos, etc.) e as cargas variáveis (como carga operacional, carga de vento, etc.). Geralmente, os coeficientes de segurança parciais são maiores que 1 para fornecer uma margem de segurança adequada. Por exemplo, se a carga de projeto for de 100 kN e um coeficiente de segurança parcial de 1,5 for aplicado, a carga de projeto efetiva usada no cálculo estrutural será de 150 kN.
Classificação dos coeficientes de segurança

Classificação dos coeficientes de segurança

A diferença entre coeficientes de segurança parciais e globais

Os coeficientes descritos anteriormente são chamados de coeficientes de segurança parciais, pois são aplicados a cargas e resistências específicas durante o processo de projeto estrutural. Esse termo reflete o fato de que não é aplicado um único coeficiente de segurança global a toda a estrutura, mas sim diferentes coeficientes de segurança parciais para cada carga e resistência consideradas no projeto.
Como é difícil prever com precisão a variabilidade dos materiais e das condições de carga, o engenheiro estrutural usa coeficientes de segurança parciais para introduzir uma margem de segurança apropriada para cada aspecto específico do projeto. Por exemplo, pode haver um coeficiente de segurança parcial aplicado às cargas permanentes e outro às cargas acidentais. O mesmo princípio se aplica às resistências, com diferentes coeficientes de segurança parciais para concreto, aço, madeira, etc.

Os coeficientes de segurança globais diferem dos parciais porque consideram tanto a resistência do material quanto as cargas aplicadas. Eles são frequentemente o resultado da relação entre a resistência última do material e a carga máxima prevista. Esses coeficientes representam a margem global de segurança da estrutura e incluem todas as incertezas e variabilidades consideradas durante o projeto. Seu objetivo é garantir que a construção tenha uma robustez geral suficiente para lidar com todas as possíveis situações de carga sem comprometer sua integridade.

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Résultats du calcul des coefficients de sécurité avec EdiLus

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