Что такое структурный сбой?

Структурный отказ происходит, когда структура, такая как здание, разрушается или физически разрушается подобным образом. Существует множество причин структурных разрушений, как естественных, так и техногенных. В некоторых случаях дизайн или фактическая конструкция здания могут быть ошибочными, в то время как в других случаях причиной является халатность, перегрузка или стихийное бедствие. Датчики и математические модели используются при проектировании и обслуживании зданий, чтобы уменьшить и контролировать возможность разрушения конструкции.

Когда здание построено, величина механического напряжения или напряжения, которое оно может испытать, учитывается в проекте. Факторы возможного напряжения включают форму и предполагаемое использование здания - например, высотное офисное здание физически отличается от многоуровневого гаража или одноэтажного жилого дома. Каждое из этих зданий будет по-разному реагировать на тяжелые нагрузки, ветер, дождь и землетрясения.

Материал тоже важен. Например, стальные рамы и большое количество строительного стекла, используемого в небоскребах, придают этим высоким зданиям гибкость, необходимую для противостояния силе сильного ветра. Остроконечные черепичные крыши на домах в холодном климате позволяют снегу соскальзывать, а не накапливаться при больших нагрузках и создавать вес, который может привести к обрушению кровли - распространенный тип структурного разрушения. Кирпичные здания, хотя и менее подвержены пожару, чем деревянные, могут быть более опасными в случае землетрясения, поскольку тяжелая кладка может разрушиться и создать опасную опасность для находящихся внутри.

Разрушение конструкции может произойти из-за ошибки проектирования, если те, кто проектировал здание, не приняли во внимание его местоположение, форму и предполагаемое использование. Это может также произойти из-за небрежности или неправильного использования здания - например, из-за нагрузки на людей по его предполагаемой вместимости или из-за дополнительного веса таких предметов, как машины. Эти случаи обрушения здания являются искусственными и могут быть предотвращены путем математического моделирования возможных деформаций здания в процессе проектирования и соблюдения этих рекомендаций в течение всего срока эксплуатации здания.

Стихийные бедствия и погодные явления часто могут быть более сложной угрозой. Сильный ветер, огонь, вес дождя или снега, а также землетрясения могут привести к разрушению конструкции. Хотя эти факторы ожидаются во время проектирования и строительства в максимально возможной степени, несчастные случаи все же происходят. Неожиданная коррозия металлического каркасного элемента из-за просачивания воды может привести к разрушению конструкции. Недостатки бетонных смесей, используемых в фундаментах зданий, могут привести к растрескиванию и возможному разрушению.

Чтобы уменьшить эти опасности, инженеры часто используют сенсорные системы, установленные внутри конструкции. Устройства, называемые акселерометрами, могут измерять вибрацию и используются для измерения функции мостов. Тензодатчики и волоконно-оптические датчики могут использоваться при обнаружении повреждений и повреждений, вызванных нагрузкой на конструкции. Эти и другие связанные сенсорные устройства помогают инженерам прогнозировать и предотвращать возможные структурные разрушения.