¿Por qué el factor de seguridad del acero es menor que el del hormigón?

La razón es simple, así que lo mantendré breve.

Cuando fundimos concreto, elegimos una mezcla de diseño o una mezcla nominal, que finalmente resulta en cierta resistencia deseada, que elegimos al principio, sin embargo, este proceso no es 100% exacto y puede que en algún momento nunca resulte en la resistencia media (fm) de manera precisa procedemos con la mezcla y el procesamiento por lotes.

Por otro lado, mientras que las barras de acero están hechas para refuerzos en compañías de renombre como Tata, Jindal, etc., la gente tiene mucho cuidado con la laminación de secciones de acero, haciendo que las barras de acero frío, las barras TMT, las secciones de acero HYSD y la mayoría de las veces logren Un mayor grado de precisión.

Por lo tanto, tomamos FOS más altos para el concreto que para el acero, ya que confiamos en la resistencia del acero, pero no en el concreto.

El hormigón se fabrica in situ, por lo tanto, debido a la diferencia en el control de calidad, el equipo presente en el sitio y otras condiciones naturales prevalecientes como la temperatura, el contenido de humedad de los agregados (que cambia significativamente cuando llueve / no llueve) pueden desviarse mucho de eso en el laboratorio (ideal) o las condiciones de prueba. Mientras que el acero, fabricado en fábrica, o más bien fabricado en condiciones controladas, su resistencia se desvía muy poco de las condiciones de laboratorio (ideales).

Como lo señaló Manvendra Nigam,

Hay muchas incertidumbres involucradas en el hormigonado, tales como,
1) ¿la resistencia del concreto es uniforme en todo el edificio? No. Cada lote de concreto varía en resistencia. ¡La resistencia del hormigón también varía dentro de los lotes! (sin garantía de una mezcla perfecta y uniforme de los ingredientes)
2) la resistencia del hormigón depende de su curado, que es sensible a elementos como
A) temperatura de fundición (verano / invierno)
B) tipo de curado y duración
C) procedimientos de fundición y vibración adoptados

El acero, por otro lado, se fabrica bajo condiciones controladas. No existen tales problemas con respecto a la variación de la resistencia del material.

• Nota: El factor de seguridad para el hormigón prefabricado es más bajo que nuestro concreto normal.

El acero se produce en fábrica de manera homogénea, por lo que la desviación estándar del parámetro de control de calidad es menor en comparación con el concreto. También el concreto es sitio / rmc pero no homogéneo y su resistencia se basa en cemento y agregado, ración de espacio en gel por lo que SD es más. Esa es la razón

La incertidumbre en la resistencia del concreto es mayor que la del acero porque el acero se fabrica en condiciones controladas, mientras que el concreto se fabrica en el sitio mismo.
Por lo tanto, se toma mayor factor de seguridad para que el concreto tenga en cuenta la incertidumbre

Como sabemos que los trabajadores están fabricando concreto en el sitio y la resistencia a la compresión característica del concreto que se toma en consideración es la resistencia del cubo de concreto que se fabrica en el laboratorio bajo condiciones controladas . Pero el concreto en el sitio no está BAJO CONDICIONES CONTROLADAS y, además, está hecho por TRABAJADORES NO HABILITADOS .
Mientras que el acero se fabrica en la industria bajo supervisión altamente calificada y luego se usa en el sitio.
Esta es la razón principal por la cual el factor de seguridad para el acero es menor que el factor de seguridad para el concreto.

El concreto se vierte en el sitio y se somete a varios abusos en el sitio, como la adición de agua adicional, vibración inadecuada, curado inadecuado; mientras que el acero se fabrica en fábrica con muy pocas probabilidades de falla, por lo tanto, un factor de seguridad más bajo

El acero se fabrica adecuadamente en las industrias, cuidando el contenido de carbono. Por lo tanto, podemos decir que está a la altura con gran certeza en términos de resistencia que puede alcanzar, es decir, Fe250, Fe415 o Fe500.

Por otro lado, el concreto se prepara en el sitio, que no se precisa con precisión en cuanto a la cantidad de agua, cemento y agregados que se mezclan.

Por lo tanto, la resistencia requerida es alcanzada muy estrechamente por el acero, en comparación con la resistencia alcanzada por el concreto. Por lo tanto, su afirmación está justificada.

Aplicamos 1.5 FOS en resistencia de concreto y 1.15 en acero….

El factor de seguridad del acero es menor que el concreto porque el porcentaje de vacío de aire en el acero es muy menor en comparación con el concreto, y la causa principal del desarrollo de grietas son los vacíos porque el área superficial de la sección transversal se reduce debido a la la presencia de vacío (Estrés = fuerza / área) y el estrés en el material aumentan porque el área se reduce y el material tiende a fallar.

Sobre la base de este concepto, el FOS del acero es menor debido a un porcentaje de vacío de aire muy menor en comparación con el hormigón.

En segundo lugar, la otra razón es que el acero se moldea en moldes bien mantenidos, proceso de fundición y temperatura, etc. El hormigón tiene más FOS debido al alto porcentaje de huecos de aire en comparación con el acero.

Según IS 456: 2000

FOS para acero es 1.15

FOS para concreto es 1.5

El acero es un material dúctil, por lo que el límite de elasticidad se toma como criterio de falla, pero en el concreto, dado que es un material frágil, el criterio de falla se toma como la última resistencia a la tracción, que es algo mayor que el límite de elasticidad virtual del material que se da como 0.2 % de compensación de la tensión.

El control de calidad es la razón básica para reducir el factor de seguridad del acero que el concreto. Dado que el acero se fabrica en las industrias con mano de obra calificada y, por otro lado, manteniendo el estado de control adecuado, el concreto se prepara en el sitio con mano de obra no calificada sin condiciones de control adecuadas.

El acero es un producto fabricado en fábrica, tiene solo unos pocos defectos como la corrosión, pero la viga o estructura de hormigón está fundida en el sitio; muchas cargas están actuando allí. Por eso es más importante el factor de seguridad.

El acero es más dúctil que el hormigón y puede soportar cargas aplicadas repentinamente. Mientras que el concreto puede fallar bajo la aplicación repentina de la carga, el factor de seguridad del acero es menor que el concreto.

La elasticidad en la propiedad de la falla del acero es gradual, mientras que la falla del concreto es repentina, lo que puede ser más desastroso. Es por eso que se tiene en cuenta más factor de seguridad.