Co to jest awaria strukturalna?
Awaria konstrukcyjna występuje, gdy konstrukcja, taka jak budynek, zapada się lub fizycznie zawodzi w podobny sposób. Istnieje wiele przyczyn awarii strukturalnych, zarówno naturalnych, jak i spowodowanych przez człowieka. W niektórych przypadkach projekt lub faktyczna konstrukcja budynku może być winna, podczas gdy w innych przypadkach przyczyną jest zaniedbanie, przeciążenie lub klęska żywiołowa. Czujniki i modele matematyczne stosuje się w projektowaniu i konserwacji budynków w celu ograniczenia i monitorowania możliwości wystąpienia awarii konstrukcyjnych.
Kiedy budynek jest budowany, wielkość naprężeń mechanicznych lub naprężeń, które mogą wystąpić, jest uwzględniana w projekcie. Czynniki potencjalnego stresu obejmują kształt i przeznaczenie budynku - na przykład wieżowiec biurowy różni się fizycznie od wielopoziomowego garażu lub jednopiętrowego domu mieszkalnego. Każdy z tych budynków będzie reagował na duże obciążenia, wiatr, deszcz i trzęsienia ziemi w inny sposób.
Ważny jest także materiał. Na przykład stalowe ramy i duże ilości szkła budowlanego stosowane w wieżowcach zapewniają tym wysokim budynkom elastyczność niezbędną do wytrzymania siły silnych wiatrów. Szczytowe gontowe dachy na domach w zimnym klimacie umożliwiają ześlizgiwanie się śniegu zamiast gromadzenia się w dużych obciążeniach i tworząc ciężar, który może doprowadzić do zawalenia się dachu - powszechnego rodzaju awarii konstrukcyjnej. Budynki z cegły, choć mniej podatne na ogień niż budynki z drewna, mogą być bardziej niebezpieczne w przypadku trzęsienia ziemi, ponieważ ciężki mur może spaść i stworzyć niebezpieczne zagrożenie dla osób w środku.
Awaria konstrukcyjna może wystąpić z powodu wady projektowej, jeśli ci, którzy zaprojektowali budynek, nie wzięli pod uwagę jego położenia, kształtu i przeznaczenia. Może się również zdarzyć z powodu zaniedbania lub niewłaściwego użytkowania budynku - na przykład załadowania go ponad zamierzoną pojemność ludźmi lub dodatkową wagę z przedmiotów, takich jak maszyny. Te przypadki zawalenia się budynku są spowodowane przez człowieka i można im zapobiec poprzez modelowanie prawdopodobnych naprężeń w budynku podczas procesu projektowania i przestrzeganie tych wytycznych przez cały okres użytkowania budynku.
Klęski żywiołowe i zjawiska pogodowe mogą często stanowić trudniejsze zagrożenie. Silne wiatry, ogień, ciężar deszczu lub śniegu oraz trzęsienia ziemi mogą prowadzić do awarii konstrukcji. Chociaż czynniki te są przewidywane w jak największym stopniu podczas projektowania i budowy, wypadki nadal występują. Nieoczekiwana korozja metalowego elementu ramowego spowodowana wyciekiem wody może doprowadzić do zawalenia się konstrukcji. Wady w mieszankach betonowych stosowanych w fundamentach budowlanych mogą prowadzić do pękania i ostatecznego uszkodzenia.
Aby ograniczyć te zagrożenia, inżynierowie często używają systemów czujników zamontowanych wewnątrz konstrukcji. Urządzenia zwane akcelerometrami mogą mierzyć drgania i służą do pomiaru funkcji mostów. Tensometry i światłowody mogą być stosowane do wykrywania naprężeń i uszkodzeń spowodowanych obciążeniem konstrukcji. Te i inne powiązane czujniki pomagają inżynierom przewidywać i zapobiegać możliwym awariom konstrukcyjnym.