¿Qué es la falla estructural?
La falla estructural ocurre cuando una estructura, como un edificio, colapsa o falla físicamente de alguna manera similar. Existen numerosas causas de falla estructural, tanto naturales como artificiales. En algunos casos, el diseño o la construcción real del edificio pueden tener la culpa, mientras que en otros casos la negligencia, la sobrecarga o un desastre natural es la causa. Se emplean sensores y modelos matemáticos en el diseño y mantenimiento de edificios para reducir y controlar la posibilidad de falla estructural.
Cuando se construye un edificio, la cantidad de esfuerzo mecánico o tensión que es probable que experimente se tiene en cuenta en el diseño. Los factores de posible estrés incluyen la forma y el uso previsto del edificio; por ejemplo, un edificio de oficinas de gran altura es físicamente diferente de un estacionamiento de varios niveles o una casa residencial de un piso. Cada uno de estos edificios responderá a cargas pesadas, viento, lluvia y terremotos de una manera diferente.
El material también es importante. Los marcos de acero y las grandes cantidades de vidrio de construcción utilizados en los rascacielos, por ejemplo, dan a estos edificios altos la flexibilidad necesaria para resistir la fuerza de los fuertes vientos. Los techos de tejas puntiagudas en las casas en climas fríos permiten que la nieve se deslice en lugar de acumularse en cargas pesadas y crear un peso que podría provocar el colapso del techo, un tipo común de falla estructural. Los edificios de ladrillo, aunque son menos susceptibles al fuego que los edificios de madera, pueden ser más peligrosos en caso de un terremoto, ya que la mampostería pesada puede colapsar y crear un peligro peligroso para los que están dentro.
La falla estructural puede ocurrir debido a un defecto de diseño si quienes diseñaron el edificio no tuvieron en cuenta su ubicación, forma y uso previsto. También puede ocurrir debido a negligencia o mal uso del edificio, por ejemplo, cargarlo sobre su capacidad prevista con personas o peso adicional de elementos como maquinaria. Estos casos de colapso de edificios son hechos por el hombre y pueden prevenirse modelando matemáticamente las tensiones probables en el edificio durante el proceso de diseño y siguiendo estas pautas durante la vida útil del edificio.
Los desastres naturales y los fenómenos climáticos a menudo pueden ser una amenaza más desafiante. Los vientos fuertes, el fuego, el peso de la lluvia o la nieve y los terremotos pueden provocar fallas estructurales. Aunque estos factores se anticipan durante el diseño y la construcción tanto como sea posible, aún ocurren accidentes. La corrosión inesperada de un elemento de estructura metálica debido a la filtración de agua puede conducir al colapso de una estructura. Las fallas en las mezclas de concreto usadas en los cimientos de los edificios pueden provocar grietas y eventuales fallas.
Para mitigar estos riesgos, los ingenieros a menudo usan sistemas de sensores montados dentro de la estructura. Los dispositivos llamados acelerómetros pueden medir la vibración y se utilizan para medir la función de los puentes. Se pueden utilizar galgas extensométricas y fibra óptica para detectar el estrés y el daño inducido por la carga en las estructuras. Estos y otros dispositivos sensores relacionados ayudan a los ingenieros a predecir y prevenir posibles fallas estructurales.