Che cos'è il fallimento strutturale?
Il fallimento strutturale si verifica quando una struttura, come un edificio, crolla o fallisce fisicamente in qualche modo simile. Esistono numerose cause di cedimento strutturale, sia naturali che artificiali. In alcuni casi, la progettazione o l'effettiva costruzione dell'edificio possono essere imputabili, mentre in altri casi la causa è la negligenza, il sovraccarico o un disastro naturale. Sensori e modelli matematici sono impiegati nella progettazione e manutenzione degli edifici per ridurre e monitorare la possibilità di guasti strutturali.
Quando viene costruito un edificio, la quantità di sforzo meccanico o stress che è probabile che subisca viene presa in considerazione nel progetto. I fattori di possibile stress includono la forma e l'uso previsto dell'edificio - ad esempio, un edificio per uffici a molti piani è fisicamente diverso da un garage multi-livello o una casa residenziale a un piano. Ognuno di questi edifici risponderà a carichi pesanti, vento, pioggia e terremoti in modo diverso.
Anche il materiale è importante. I telai in acciaio e grandi quantità di vetro da costruzione utilizzato nei grattacieli, ad esempio, offrono a questi edifici alti la flessibilità necessaria per resistere alla forza dei forti venti. I tetti a tetti a punta sulle case nei climi freddi consentono alla neve di scivolare via anziché accumularsi in carichi pesanti e creare peso che potrebbe portare al collasso del tetto - un tipo comune di cedimento strutturale. Gli edifici in mattoni, sebbene meno suscettibili al fuoco rispetto agli edifici in legno, possono essere più pericolosi in caso di terremoto, poiché la massiccia muratura può crollare e creare un pericolo pericoloso per quelli all'interno.
I guasti strutturali possono verificarsi a causa di un difetto di progettazione se coloro che hanno progettato l'edificio non hanno tenuto conto della posizione, della forma e dell'uso previsto. Può anche verificarsi a causa di negligenza o uso improprio dell'edificio, ad esempio caricandolo sulla sua capacità prevista con persone o peso extra da oggetti come macchinari. Questi casi di collasso dell'edificio sono causati dall'uomo e possono essere prevenuti modellando matematicamente le probabili sollecitazioni sull'edificio durante il processo di progettazione e aderendo a queste linee guida per tutta la vita dell'edificio.
Le catastrofi naturali e i fenomeni meteorologici possono spesso rappresentare una minaccia più impegnativa. Venti forti, incendi, il peso della pioggia o della neve e i terremoti possono portare a guasti strutturali. Sebbene questi fattori siano previsti il più possibile durante la progettazione e la costruzione, si verificano comunque incidenti. La corrosione imprevista di un elemento di telaio metallico a causa di infiltrazioni d'acqua può portare al collasso di una struttura. I difetti nelle miscele di calcestruzzo utilizzati nella costruzione di fondamenta possono portare a crepe e possibili guasti.
Per mitigare questi pericoli, gli ingegneri utilizzano spesso sistemi di sensori montati all'interno della struttura. I dispositivi chiamati accelerometri possono misurare le vibrazioni e vengono utilizzati per misurare la funzione dei ponti. Gli estensimetri e le fibre ottiche possono essere utilizzati per rilevare sollecitazioni e danni indotti dal carico sulle strutture. Questi e altri dispositivi sensori correlati aiutano gli ingegneri a prevedere e prevenire possibili guasti strutturali.