Parça ne kadar güvenli tarafta?
Mühendislik hesaplarında yükler, malzeme özellikleri ve üretim kalitesi her zaman belirsizlik taşır. Bu belirsizliği karşılamak için parçalar, kırılacakları ya da kalıcı şekil değiştirecekleri sınırın bir miktar altında çalıştırılır. Emniyet katsayısı hesaplama aracı malzemeyi seçmeni ya da akma dayanımını girmeni, çalışma yükünü ve kesit alanını yazmanı ister. Sonuçta mevcut emniyet katsayısını, çalışma gerilmesini, istediğin katsayıya göre izin verilen gerilmeyi ve bu kesitin taşıyabileceği en büyük yükü gösterir; tasarımın güvenli olup olmadığını da kısa bir cümleyle değerlendirir.
Statik yükte emniyet katsayısı S = σ_akma / σ_çalışma olarak tanımlanır. Çalışma gerilmesi σ = F / A ile bulunur. İzin verilen gerilme σ_izin = σ_akma / S_istenen, izin verilen yük ise σ_izin × A’dır. Gevrek malzemelerde akma yerine çekme dayanımı esas alınır.
Örnek: 400 mm² kesitli S235 (eski adıyla St37) çelikten bir çubuk 50 kN çekme yükü taşıyor. Çalışma gerilmesi 50.000 / 400 = 125 MPa, emniyet katsayısı 235 / 125 ≈ 1,88 olur. İstenen katsayı 1,5 ise izin verilen gerilme 156,7 MPa’dır ve aynı çubuk en fazla yaklaşık 62,7 kN taşıyabilir.
Bu hesap yalnızca statik yük içindir. Titreşimli makinelerde yorulma, narin elemanlarda burkulma, ani darbelerde dinamik etkiler ayrıca kontrol edilmelidir ve gereken katsayı çok daha yüksek olabilir. Sonuçlar bilgilendirme amaçlıdır; kaldırma ekipmanı ve taşıyıcı yapılar için ilgili standartlar ve yetkili mühendis onayı esas alınır. Gerilme ve uzamayı gerilme ve şekil değiştirme aracında, kirişlerdeki eğilme gerilmesini eğilme momenti hesabında bulabilirsin. Malzeme sertlik değerlerini karşılaştırmak için metal sertlik dönüştürücüsü de yararlıdır.