Was ist strukturelles Versagen?

strukturelles Versagen tritt auf, wenn eine Struktur wie ein Gebäude zusammenbricht oder physisch auf ähnliche Weise fehlschlägt. Es gibt zahlreiche Ursachen für natürliche und künstliche Strukturversagen. In einigen Fällen kann das Design oder der tatsächliche Bau des Gebäudes schuld sein, während in anderen Fällen Fahrlässigkeit, Überlastung oder eine Naturkatastrophe die Ursache ist. Sensoren und mathematische Modelle werden zum Entwurf und zur Wartung von Gebäuden eingesetzt, um die Möglichkeit eines strukturellen Versagens zu reduzieren und zu überwachen.

Wenn ein Gebäude gebaut wird, wird die Menge an mechanischer Belastung oder Spannung, die es wahrscheinlich erlebt, in das Design berücksichtigt. Zu den Faktoren für mögliche Stress gehören die Form und die beabsichtigte Nutzung des Gebäudes-zum Beispiel unterscheidet sich ein Hochhaus-Bürogebäude physisch von einem Parkhaus mit mehreren Ebenen oder einem einstöckigen Wohnheim. Jedes dieser Gebäude reagiert auf schwere Lasten, Wind, Regen und Erdbeben auf andere Weise.

Material ist ebenfalls wichtig. Die Stahlrahmen und große Mengen an Gebäudegläern, die in Wolkenkratzern verwendet werden, geben diesen hohen Gebäuden die Flexibilität, die erforderlich ist, um der Kraft der starken Winde standzuhalten. Spitzenschindelte Dächer an Häusern in kalten Klimazonen ermöglichen es Schnee, sich abzurutschen, anstatt sich in schweren Lasten zu sammeln und Gewicht zu erzeugen, was zu einem Dachkollaps führen kann - eine häufige Art von Strukturversagen. Backsteingebäude sind zwar weniger anfällig für Feuer als Holzgebäude, können im Falle eines Erdbebens gefährlicher sein, da das schwere Mauerwerk zusammenbrechen und eine gefährliche Gefahr für diejenigen darstellen kann.

strukturelles Versagen kann aufgrund eines Entwurfsfehlers auftreten, wenn diejenigen, die das Gebäude entworfen haben, seine Lage, Form und beabsichtigte Verwendung nicht berücksichtigt haben. Es kann auch aufgrund von Fahrlässigkeit oder Missbrauch des Gebäudes auftreten - zum Beispiel das Laden über seine beabsichtigte Kapazität mit Menschen oder zusätzliches Gewicht.m Artikel wie Maschinen. Diese Fälle des Zusammenbruchs des Gebäudes sind künstlich und können verhindert werden, indem die wahrscheinlichen Stämme des Gebäudes mathematisch während des Entwurfsprozesses modelliert und diese Richtlinien über das Gebäude gelangen.

Naturkatastrophen und Wetterphänomene können oft eine schwierigere Bedrohung darstellen. Schwere Winde, Feuer, das Gewicht von Regen oder Schnee und Erdbeben können zu strukturellem Versagen führen. Obwohl diese Faktoren während des Entwurfs und der Bauarbeiten so weit wie möglich erwartet werden, treten immer noch Unfälle auf. Eine unerwartete Korrosion eines Metallrahmenelements aufgrund von Wasserversickerung kann zum Zusammenbruch einer Struktur führen. Fehler in Betonmischungen, die beim Gebäudefundamenten verwendet werden, können zu Rissen und eventuellem Ausfall führen.

Um diese Gefahren zu mildern, verwenden Ingenieure häufig Sensorsysteme, die in der Struktur montiert sind. Geräte, die als Beschleunigungsmesser bezeichnet werden, können die Vibration messen und werden verwendet, um die Funktion von Brücken zu messen. Dehnungsmessgeräte und Faseroptikkann zum Erkennen von Spannung und lastinduzierter Schädigung bei Strukturen verwendet werden. Diese und andere verwandte Sensorgeräte helfen Ingenieuren, mögliche strukturelle Ausfälle vorherzusagen und zu verhindern.