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Dieser Artikel oder nachfolgende Abschnitt ist nicht hinreichend mit Belegen beispielsweise Einzelnachweisen ausgestattet Angaben ohne ausreichenden Beleg konnten demnachst entfernt werden Bitte hilf Wikipedia indem du die Angaben recherchierst und gute Belege einfugst Der Sicherheitsfaktor auch Sicherheitszahl bzw Sicherheitskoeffizient genannt gibt an um welchen Faktor die Versagensgrenze eines Bauwerks Bauteils oder Materials hoher ausgelegt wird als sie aufgrund theoretischer Ermittlung z B aufgrund einer statischen Berechnung sein musste Veranschaulichung des Sicherheits faktors 3 im Spannungs Dehnungs Diagramm Inhaltsverzeichnis 1 Anwendung 1 1 Metalle 1 2 Faser Kunststoff Verbunde 1 3 Technische Keramik 2 Berechnung 2 1 Reservefaktor 2 2 Margin of Safety 3 Bestimmung der Grosse 4 Unvorhersehbare Belastung 5 EinzelnachweiseAnwendung BearbeitenDurch einen Sicherheitsfaktor wird vermieden dass durch Toleranzen bei Material Herstellung Lastannahmen und nicht nachgewiesene geringere Einflusse das Bauteil versagt Ein Sicherheitsfaktor von 1 bedeutet dass das Bauteil keine Sicherheitsreserven gegen Versagen besitzt Zugrunde gelegte Mechanismen fur Versagen sind haufig Biegung Bruch Knicken Ermudungsbruch Ausfall der Dauerfestigkeit Bei der Festlegung der Belastung werden jedoch haufig konservative Annahmen getroffen d h die Belastung wird zu hoch angenommen wodurch sich die tatsachlich vorhandene Sicherheit noch erhoht Metalle Bearbeiten Die herrschende Spannung wird bei weitgehend isotropen Metallen haufig aus dem Spannungszustand mit Hilfe eines Festigkeitskriteriums gewonnen z B mit dem Vergleichsspannungskriterium von Richard von Mises Die ertragbare Spannung Versagens Belastung ist dann diejenige die aus einachsigen Zugversuchen gewonnen wurde Diese Vereinfachungen sind jedoch nicht mehr zutreffend wenn man z B nach Umformen oder wegen einer vorherrschenden Textur von einem anisotropen Werkstoff sprechen muss Ublicherweise wird bei Metallen unter Betriebslasten auf das Nichterreichen von bleibender Verformung ausgelegt d h nur reversible Verformungen im elastischen Bereich sind zulassig dementsprechend ist die Fliessgrenze die ertragbare Spannung Faser Kunststoff Verbunde Bearbeiten Auf Faser Kunststoff Verbunde lasst sich der Begriff Sicherheitsfaktor nur bedingt ubertragen da fortschrittliche Versagenskriterien hier immer eine Spannungskombination bewerten Wird z B beim Puck schen Zwischenfaserbruchkriterium ein Wert uber 1 erreicht eine Art R F gt 1 displaystyle RF gt 1 nbsp so lasst sich zwar diejenige Spannungskombination Spannungsvektor vergrossern bis ein Wert von 1 erreicht wird Dann ist jedoch darauf zu achten dass Kriterien gegenuber Faserbruch Delamination usw nicht verletzt werden Technische Keramik Bearbeiten Bei Technischer Keramik muss zwischen isotropen Keramiken und strukturell anisotropen Faserkeramiken unterschieden werden Jedoch gibt es bei den monolithischen unverstarkten Keramiken auch Grosseneffekte weshalb auch mit Bruchwahrscheinlichkeiten gearbeitet wird z B nach Weibull Berechnung BearbeitenDen Sicherheitsfaktor ist definiert als g Versagens Belastung erlaubte Belastung displaystyle gamma frac text Versagens Belastung text erlaubte Belastung nbsp mit g gt 1 displaystyle gamma gt 1 nbsp Bauteil ist sicher gegenuber definierter Belastungsgrenze g 1 displaystyle gamma leq 1 nbsp Bauteil kann gewahlte Belastung nicht ertragen Mit der Einfuhrung des Eurocodes gibt es in Zentraleuropa praktisch keinen globalen Sicherheitsfaktor mehr da das Teilsicherheitskonzept dem Stand der Technik entspricht jedoch kann man den globalen Sicherheitsfaktor von Teilbelastungen berechnen Dieser ist im Allgemeinen die Multiplikation des Teilsicherheitsbeiwerts auf Materialseite mal dem Teilsicherheitsbeiwert auf Einwirkungsseite der jeweiligen Teilbelastung g g E g R displaystyle gamma gamma E cdot gamma R nbsp Reservefaktor Bearbeiten Als Reservefaktor RF bezeichnet man in der Regel den Quotienten zwischen dem errechneten und dem gesetzlich bestimmten Sicherheitsfaktor Er darf demnach nicht unter 1 liegen um die gesetzlichen Bestimmungen zu erfullen R F 1 displaystyle left RF geq 1 right nbsp Beispiel errechneter Sicherheitsfaktor 1 7 vorgeschriebener SF 1 5 Reservefaktor 1 7 1 5 displaystyle frac 1 7 1 5 nbsp 1 13 Allerdings wird der Reservefaktor umgangssprachlich teilweise dem Sicherheitsfaktor gleichgestellt mit dem Unterschied dass als ertragbare Spannung die tatsachliche Spannung gemessen wird 1 2 anstelle der 5 Fraktile die beim Sicherheitsbeiwert durch den Eurocode vorgeschrieben sind Margin of Safety Bearbeiten Im angloamerikanischen Raum ist zu beachten dass dort haufig der Begriff Margin of Safety MS verwendet wird 1 M S R F 1 displaystyle MS RF 1 nbsp Bestimmung der Grosse BearbeitenBei der Festlegung des Sicherheitsfaktors werden u a folgende Faktoren berucksichtigt Wahrscheinlichkeit des Risikos 3 Schadensausmass z B leichte Verletzungen Erkrankungen Tod 3 Materialqualitat z B Regelmassigkeit Inspektions Intervalle Umwelteinflusse Der Sicherheitsfaktor auf Materialseite liegt je nach verwendetem Material und Sicherheitsrelevanz ublicherweise bei 1 1 bis 2 1 bei Materialien mit grossen Schwankungen ihrer Eigenschaften bei 3 0 z B fur feuchtes Holz bei extrem sicherheitsrelevanten Bauteilen uber 10 z B Aufzugseile 4 Bei standig wirkenden Lasten z B Eigengewicht wird in den einschlagigen Normen meist eine Sicherheit von etwa 2 verlangt Da es bei Auftrieb jedoch keine Unsicherheit in der Dichte von Wasser gibt also keine Unsicherheit in der Belastung vorliegt wird in der DIN 1054 Sicherheitsnachweise in der Geotechnik je nach Bemessungssituation ein Teilsicherheitsbeiwert von 1 bis 1 05 auf der Einwirkungsseite gewahlt Auch bei der Bemessung gegen Erdbeben wird mit Sicherheitsfaktoren gerechnet In diesem Lastfall genugt wie allgemein bei aussergewohnlichen und seltenen Lastfallen meist ein relativ kleiner Faktor z B 1 2 Unvorhersehbare Belastung BearbeitenBei aussergewohnlichen Lastfallen die mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit eintreten wie nicht zu erwartenden Unfallen oder Branden in untergeordneten Gebauden wird der Teilsicherheitsbeiwert auf Einwirkungsseite auf 1 gesetzt Oftmals werden auf Materialseite keine Sicherheiten gegenuber Versagen benotigt Diese konnen sowohl durch Verringerung des Teilsicherheitsbeiwertes berucksichtigt werden als auch durch Zulassen von Spannungen die der Festigkeit entsprechen und z B uber einer Fliessgrenze liegen konnen Dabei konnen grosse bleibende Verformungen entstehen Einzelnachweise Bearbeiten a b Helmut Schurmann Konstruieren mit Faser Kunststoff Verbunden 2 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg 2007 ISBN 978 3 540 72189 5 S 408 doi 10 1007 978 3 540 72190 1 springer com PDF abgerufen am 17 Dezember 2018 Alfred Puck Festigkeitsanalyse von Faser Matrix Laminaten Modelle fur die Praxis Carl Hanser Verlag Munchen Wien 1996 ISBN 3 446 18194 6 S 51 212 S d nb info a b SAFETYTEAMS CE Kennzeichnung Risikoanalyse Risikobeurteilung Gefahrenanalyse Abgerufen am 11 Marz 2020 Sicherheitsfaktor des Aufzug Stahldrahtseils Abgerufen am 11 Marz 2020 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Sicherheitsfaktor amp oldid 232417940