Co to są pęknięcia zmęczeniowe?

Pęknięcia zmęczeniowe to pęknięcia spowodowane powtarzającym się obciążeniem konstrukcji przez pewien okres czasu. Wiele razy pęknięcia zmęczeniowe mogą być powierzchowne, ale w innych przypadkach mogą powodować katastrofalną awarię prowadzącą do katastrofalnych rezultatów. Pęknięcia zmęczeniowe są poważnym problemem inżynieryjnym, który mogą odkryć tylko inspektorzy, którzy są w stanie stwierdzić, jak poważne są te pęknięcia.

Być może najbardziej znany przykład katastrofalnych pęknięć zmęczeniowych pochodzi z incydentu w Minneapolis w dniu 1 sierpnia 2007 r. Tego dnia, w godzinach szczytu popołudniowego, zawalił się most na autostradzie międzystanowej nr 35 nad rzeką Missisipi, powodując 13 osób ich śmierć poniżej. To była krajowa tragedia, która spowodowała, że ​​wiele państw natychmiast zintensyfikowało politykę inspekcji mostów.

Później Krajowa Rada Bezpieczeństwa Transportu ustaliła, że ​​most zawalił się z powodu nieodpowiedniej wielkości dużych stalowych płyt używanych do łączenia ze sobą elementów mostu. Niewłaściwy rozmiar spowodował pęknięcia zmęczeniowe, które ostatecznie doprowadziły do ​​pełnych pęknięć. Gdy to miało miejsce, reszta płytek uległa awarii podczas reakcji łańcuchowej. Jest to znane jako katastrofalne zniszczenie zmęczeniowe.

Istnieje wiele cech charakterystycznych dla pęknięć zmęczeniowych. Po pierwsze, zdarzają się w konstrukcjach metalowych. Po drugie, mają również przewidywalne etapy. Obejmują one początkowe pękanie, progresywny wzrost i końcowe złamanie prowadzące do uszkodzenia zmęczeniowego.

Pęknięcia zmęczeniowe mogą być poważnym problemem, ale mogą być również bardzo przewidywalne podczas przechodzenia przez te etapy. Tylko inżynier może stwierdzić, czy pęknięcia zmęczeniowe stanowią poważny problem dla konstrukcji. W niektórych przypadkach mogą występować zbędne elementy, aby zapobiec awariom zmęczeniowym.

Choć myśl o pęknięciach zmęczeniowych może być przerażająca, w wielu przypadkach można ich również przewidzieć i im zapobiec. Rutynowe kontrole często wykrywają pęknięcia zmęczeniowe i odnotowują je. W niektórych przypadkach naprawy można wykonać szybko i łatwo poprzez wymianę kluczowych części konstrukcji. Dobrą wiadomością jest to, że pęknięcia zmęczeniowe zdarzają się na zewnątrz, widoczne części stali przez większość czasu.

Chociaż wiele uwagi dotyczącej pęknięć zmęczeniowych koncentruje się wokół mostów, należy zauważyć, że mogą one wpływać na dowolną konstrukcję stalową i prowadzić do katastrofalnych rezultatów w dowolnym miejscu. Stalowe szyny na torach kolejowych mogą powodować wykolejenia pociągów, jeśli się zepsują. Stal w budynkach, jeśli jest wystarczająco zmęczona, może również zawieść. Jest to szczególnie niebezpieczne w budynkach wielopiętrowych. Jednak awarie zmęczeniowe w budynkach nie są tak powszechne, jak awarie w innych aplikacjach.