Wat is structureel falen?
Structureel falen treedt op wanneer een structuur, zoals een gebouw, instort of fysiek op een vergelijkbare manier faalt. Er zijn talloze oorzaken van structureel falen, zowel natuurlijk als door de mens veroorzaakt. In sommige gevallen kan het ontwerp of de feitelijke constructie van het gebouw fout zijn, terwijl in andere gevallen nalatigheid, overbelasting of een natuurramp de oorzaak is. Sensoren en wiskundige modellen worden gebruikt bij het ontwerp en onderhoud van gebouwen om de kans op structurele storingen te verminderen en te bewaken.
Wanneer een gebouw wordt gebouwd, wordt in het ontwerp rekening gehouden met de hoeveelheid mechanische belasting of spanning die het waarschijnlijk zal ondervinden. Factoren van mogelijke stress zijn de vorm en het beoogde gebruik van het gebouw - een hoog kantoorgebouw is bijvoorbeeld fysiek anders dan een parkeergarage met meerdere verdiepingen of een woonhuis met één verdieping. Elk van deze gebouwen reageert op een andere manier op zware belastingen, wind, regen en aardbevingen.
Materiaal is ook belangrijk. De stalen frames en grote hoeveelheden bouwglas die bijvoorbeeld in wolkenkrabbers worden gebruikt, geven deze hoge gebouwen de flexibiliteit die nodig is om de kracht van harde wind te weerstaan. Dakpannen met dakpannen op huizen in koude klimaten laten sneeuw wegglijden in plaats van zich ophopen in zware lasten en gewicht te creëren dat zou kunnen leiden tot het instorten van het dak - een veel voorkomende vorm van structurele storing. Bakstenen gebouwen, hoewel minder vatbaar voor brand dan houten gebouwen, kunnen gevaarlijker zijn in het geval van een aardbeving, omdat het zware metselwerk kan instorten en een gevaarlijk gevaar kan vormen voor degenen binnen.
Structureel falen kan optreden als gevolg van een ontwerpfout als degenen die het gebouw hebben ontworpen geen rekening hebben gehouden met de locatie, vorm en het beoogde gebruik. Het kan ook optreden als gevolg van nalatigheid of misbruik van het gebouw, bijvoorbeeld door het over de beoogde capaciteit met mensen te laden of door extra gewicht van items zoals machines. Deze gevallen van ineenstorting van het gebouw zijn door de mens gemaakt en kunnen worden voorkomen door de waarschijnlijke spanningen op het gebouw tijdens het ontwerpproces wiskundig te modelleren en deze richtlijnen tijdens de levensduur van het gebouw na te leven.
Natuurrampen en weersverschijnselen kunnen vaak een meer uitdagende bedreiging zijn. Zware wind, vuur, het gewicht van regen of sneeuw en aardbevingen kunnen allemaal leiden tot structureel falen. Hoewel deze factoren zoveel mogelijk worden verwacht tijdens het ontwerp en de bouw, gebeuren er nog steeds ongelukken. Onverwachte corrosie van een metalen omlijstingselement als gevolg van waterlekkage kan leiden tot het instorten van een structuur. Gebreken in betonmengsels die worden gebruikt in funderingen van gebouwen kunnen leiden tot scheuren en uiteindelijk falen.
Om deze gevaren te verminderen, gebruiken ingenieurs vaak sensorsystemen die in de structuur zijn gemonteerd. Apparaten die versnellingsmeters worden genoemd, kunnen trillingen meten en worden gebruikt om de functie van bruggen te meten. Spanningsmeters en glasvezel kunnen worden gebruikt bij het detecteren van stress en door belastingen veroorzaakte schade aan constructies. Deze en andere gerelateerde sensorapparaten helpen ingenieurs mogelijke structurele storingen te voorspellen en te voorkomen.