ما هو قانون معامل الامان Factor – Safety
ما هو معامل الأمان
في الواقع، عامل الأمان في البناء هو نسبة حمولة الخرسانة النظرية للشعاع الأفقي أو العمود أو أي مكون آخر إلى الحمولة الفعلية القصوى المصممة لتحملها. حيث يوفر عامل الأمان ضمانا ضد حالات غير مؤكدة مثل تجاوز الحمل التصميمي أثناء الاستخدام أو تغير إحصائي في متانة المواد أو حدوث خلل مدمر أثناء بناء الهيكل أو تشغيله. وتغيرت عوامل الأمان عبر التاريخ لتصبح أعلى قليلا من الوحدة في التصميمات، حيث لا يمكن زيادة المتانة بدون زيادة الوزن الإضافي بشكل عادة.
تشابه الأمر في السفن الفضائية التي تحتوي على 6 أو 7 أو 8، وربما أكثر، وكذلك في الهياكل المدنية التي لا يمكن فهم سلوكها بشكل كامل، أو التي قد يتسبب انهيارها في تهديد الحياة وتداعيات اقتصادية خطيرة، مثلما حدث في منتصف القرن التاسع عشر مع جسور السكك الحديدية. ويمتد هذا الأمر أيضا إلى التطبيقات غير الهيكلية، حيث يتطلب استخدام عامل الأمان أن يكون التصميم محتاطا. بمعنى آخر، يجب أن يكون للهيكل أو المكون القدرة على التحمل في حالات غير عادية.
في بعض الأحيان يشار إلى عامل الأمان بأنه (عامل الجهل)، بسبب ارتباطه بحالة المجهول العشوائي، وغالبا ما تحجب المصطلحات المستخدمة بشكل متكرر، مثل قيمة التصميم وهامش التصميم والآثار المترتبة على حماية الحياة التي ينطوي عليها مصطلح (عامل الأمان). كما تمت مناقشة عوامل الأمان في الكائنات الحية في مقال كتبه جاريد دايموند، عالم وظائف الأعضاء والجغرافيا الحيوية، والذي يعتقد أن العظام والرئتين والكلى وأجزاء أخرى من الجسم لديها قوة، ويجب وضع معايير الأمان الحيوي الخاصة بها في جدول واحد مع عوامل الأمان للهياكل الهندسية التقليدية.
في بعض الأحيان يستخدم مصطلح `عامل الأمان` بشكل مترادف مع `عامل السلامة`، ويمكن أن يسبب ذلك ضجة في البلدان الأخرى حيث يمكن فهم العكس، وببساطة، عامل الأمان هو مدى قوة النظام أكثر مما هو مطلوب، وعامل السلامة هو العمود الفقري لجميع الهياكل ومعدات السلامة وينشأ مع المهندسين في مرحلة التخطيط لجميع الهياكل ومعدات السلامة، حيث يحدد المهندسون الحمل الزائد المطلوب لأي جسم ليظل آمنا في حالة الطوار.
قانون عامل الأمان
يتم ضرب هذا المضاعف على الحد الأقصى للضغط المحسوب الذي ستتعرض له المكونات بشكل نموذجي، وذلك للمكونات التي إذا فشلت قد يؤدي ذلك إلى خسارة مالية كبيرة أو إصابة خطيرة أو وفاة. كما يتم استخدام عامل أمان لا يقل عن أربعة، وعادة ما يبلغ عامل الأمان في المكونات غير الحرجة اثنين، ويتم استخدام العوامل الأمان لمراعاة العيوب في المواد وعيوب التجميع وتدهور المواد والضغوط غير المتوقعة، حسب قانون عامل الأمان والذي يساوي قوة الكسر الفعلية مقسومة على تحميل العمل العادي.
تتراوح عوامل الأمان النموذجية المستخدمة في تصميم المنتج بين 2 و 2.5 للتطبيقات الشائعة، حيث تزداد تكلفة المنتج مع زيادة عامل الأمان.
هامش الأمان
تتطلب العديد من الوكالات والمنظمات الحكومية مثل شركة الفضاء الجوي استخدام عامل الأمان لوصف العلاقة بين القوة الهيكلية والمتطلبات، وهناك تعريفان مختلفان لعامل الأمان، لذلك يجب عليك تحديد التطبيق الذي يتم استخدامه بعناية، وأحد استخدامات عامل الأمان هو السعة وعامل الأمان، وهناك استخدام آخر لعامل الأمان وهو مؤشر على مدى تلبية متطلبات التصميم والتحقق من المتطلبات، ويمكن تصور عامل الأمان على أنه تمثيل لمقدار القدرة الهيكلية الإجمالية التي تظل في الاحتياطي أثناء التحمي.
عامل الأمان كمقياس للقوة الهيكلية، هذا تعريف لعامل الأمان والذي يستخدم عادة في الكتب المرجعية، ويعني بشكل أساسي أنه إذا تم تحميل جزء بأقصى حمولة، والتي يجب ألا تتجاوزها خلال فترة خدمتها بأكملها، فكيف يمكنه تحمل الكثير من الأحمال بنفس القوة، قبل أن ينهار في الواقع إنه مقياس للقدرة الاحتياطية.
إذا كان الهامش يساوي الصفر، فإن المقطع لن يتحمل أي حمولة إضافية قبل الانهيار. وإذا كان الهامش سالبا، فسينهار المقطع قبل أن يصل إلى حمولة التصميم المقررة. وإذا كان الهامش يساوي واحد، فإن الجزء يمكنه حمل حمولة إضافية تعادل ضعف الحمل التصميمي المحدد له. هامش السلامة يساوي (حمل الانهيار / الحمل التصميمي) – 1. يمكن أيضا تعريف هامش السلامة بمعامل الأمان.
عامل الأمان كمقياس للتحقق من المتطلبات، تضع العديد من الوكالات والمنظمات مثل وكالة ناسا والمؤسسة الأمريكية للملاحة الجوية والفضاء، عامل تصميم في تعريف عامل الأمان، بمعنى آخر يتم حساب عامل الأمان بعد تطبيق معلمة التصميم في حالة وجود عامل أمان يساوي0، متانة جزء ما هي بالضبط المتانة المطلوبة عامل الأمان يساوي عامل التصميم، إذا وصل جزء إلى عامل التصميم المطلوب 3 وعامل أمان 1، فسيكون له عامل أمان 6 يمكنه تحمل حملين مساوٍ لعامل التصميم 3، وبالتالي يتحمل ستة أضعاف الحمل التصميمي قبل الفشل، الهامش 0 يعني قبول قطعة بعامل أمان 3.
إذا كان المخزون أقل من 0 حتى لو لم ينهار الجزء بالضرورة، فلن يتم استيفاء متطلبات التصميم، ميزة هذه الاتفاقية هي أن هامش الأمان بالنسبة لجميع التطبيقات هو 0 أو أكثر، هامش الأمان = (حمل الانهيار / (الحمل التصميمي × معامل الأمان التصميمي)) -1، هامش الأمان = (معامل الأمان المحقق / معامل الأمان التصميمي) -1.
تحديد عامل الأمان
يقوم المهندسون بإجراء اختبارات القوة لتحديد الحمولة التي يمكن للمادة تحملها. تظهر بعض المواد مرونة أكبر من غيرها، مما يعني أنها تتجاوز الحدود قبل أن تنكسر بالمقارنة مع غيرها مثل المواد الهشة. وتنكسر المواد الهشة فور وصولها إلى أقصى قوة. بالمقابل، تستخدم مواد الدكتايل قوة الخضوع لتحديد عامل الأمان، وتستخدم المواد الهشة القوة المطلقة. فعامل الأمان يتم تحديده بواسطة قوة الخضوع قبل الانحناء، بينما يتم تحديد عامل الأمان بواسطة القوة المطلقة حتى الكسر.
غالبا ما يتم اختبار مواد الدكتايل من حيث السلامة مقابل العائد ونقاط القوة النهائية. بينما يتم عادة حساب عامل السلامة النهائي للمواد الهشة فقط، نظرا لأن العائد والقيم النهائية غالبا ما تكون قريبة جدا. يحدد عامل السلامة الضروري لأي هيكل المواد المستخدمة. إذا كان مطلوبا عامل سلامة مرتفع للهيكل، يتم استخدام مواد مطيلة في بنائه. كما يحدد عامل السلامة المحقق كمية المواد المستخدمة ويتم تحديده بواسطة عامل التصميم، الذي يفرضه القانون أو المعيار ويجب أن يكون الهيكل قادرا على تحقيق هذه القيمة على الأقل. يعد عامل السلامة نسبة محسوبة من السعة الهيكلية إلى الحمل الفعلي المطبق، وهو مقياس لموثوقية التصميم.
لماذا عامل الأمان مهم
يزيد عامل الأمان من سلامة الأشخاص ويقلل من مخاطر فشل المنتج، عندما يتعلق الأمر بمعدات السلامة والحماية من السقوط، فإن عامل الأمان مهم للغاية. إذا فشل الهيكل، فهناك خطر الإصابة والموت بالإضافة إلى الخسارة المالية للشركة. يكون عامل الأمان أعلى عندما يكون هناك احتمال أن يؤدي الفشل إلى حدوث هذه الأشياء، كما إنه سيساعد على فهم عوامل السلامة العاملين في صناعة البناء على فهم معايير “OSHA” بشكل أفضل مثل “1910 Section 1C Design” لمكونات النظام.
يجب أن تتمكن المراسي التي ترتبط بها معدات الوقاية الشخصية من السقوط من دعم ما لا يقل عن 5000 رطل لكل موظف مرتبط بها، أو يجب تصميمها وتركيبها واستخدامها كجزء من نظام شخصي كامل لمنع السقوط، يحتوي على عامل أمان لا يقل عن اثنين تحت إشراف شخص مؤهل.
يجب على العمال أن يفهموا الحد الأقصى للحمولة التي يمكن لأي جهاز تحملها ومعرفة كيفية حسابها بناء على عوامل الأمان. وعلى الرغم من وجود عوامل الأمان للسلامة في حالة تعرض الهيكل لحمل أكبر من المتوقع، يجب عدم تجربة حظهم من قبل العمال مع حدود معدات السلامة.