Kas yra struktūrinis gedimas?

Konstrukcijos gedimas įvyksta, kai konstrukcija, pavyzdžiui, pastatas, griūva arba fiziškai sugenda panašiu būdu. Yra daug struktūrinių gedimų priežasčių, tiek natūralių, tiek žmogaus sukeltų. Kai kuriais atvejais gali būti kaltas projektavimas ar faktinė pastato konstrukcija, o kitais atvejais priežastis yra aplaidumas, perkrovimas ar stichinė nelaimė. Jutikliai ir matematiniai modeliai naudojami projektuojant ir prižiūrint pastatus, siekiant sumažinti ir stebėti konstrukcijos gedimo galimybę.

Statant pastatą, projektuojant atsižvelgiama į mechaninių įtempimų ar įtempimų, kuriuos jis gali patirti, dydis. Galimi streso veiksniai yra pastato forma ir paskirtis – pavyzdžiui, daugiaaukštis biurų pastatas fiziškai skiriasi nuo kelių aukštų automobilių stovėjimo aikštelės ar vieno aukšto gyvenamojo namo. Kiekvienas iš šių pastatų skirtingai reaguos į dideles apkrovas, vėją, lietų ir žemės drebėjimus.

Medžiaga taip pat svarbi. Pavyzdžiui, dangoraižiuose naudojami plieniniai rėmai ir didelis statybinio stiklo kiekis suteikia šiems aukštiems pastatams lankstumo, reikalingo atlaikyti stipraus vėjo jėgą. Šalto klimato sąlygomis esantys čerpiniai stogai leidžia sniegui nuslysti, o ne kauptis esant didelėms apkrovoms ir sukurti svorį, dėl kurio stogas gali įgriūti – tai įprastas konstrukcijos gedimas. Mūriniai pastatai, nors ir mažiau jautrūs ugniai nei mediniai pastatai, gali būti pavojingesni žemės drebėjimo atveju, nes sunkus mūras gali sugriūti ir sukelti pavojingą pavojų viduje esantiems.

Konstrukcijos gedimas gali atsirasti dėl projektavimo trūkumo, jei pastatą projektuojantys asmenys neatsižvelgė į jo vietą, formą ir paskirtį. Taip pat gali kilti dėl aplaidumo ar netinkamo pastato naudojimo, pavyzdžiui, apkraunant jį žmonėmis, viršijančiais numatytą talpą, arba dėl papildomo svorio, atsirandančio dėl tokių daiktų kaip mašinos. Šie pastato griūties atvejai yra žmogaus sukelti ir jų galima išvengti matematiškai modeliuojant galimus pastato įtempimus projektavimo metu ir laikantis šių gairių per visą pastato eksploatavimo laiką.

Stichinės nelaimės ir oro reiškiniai dažnai gali būti didesnė grėsmė. Stiprūs vėjai, ugnis, lietaus ar sniego svoris ir žemės drebėjimai gali sukelti konstrukcijų gedimus. Nors projektuojant ir statant šie veiksniai kiek įmanoma tikėtini, avarijų vis tiek pasitaiko. Netikėta metalinio rėmo elemento korozija dėl vandens prasiskverbimo gali sukelti konstrukcijos griūtį. Pastatų pamatuose naudojamų betono mišinių trūkumai gali sukelti įtrūkimus ir galiausiai gedimą.

Siekdami sumažinti šiuos pavojus, inžinieriai dažnai naudoja jutiklių sistemas, sumontuotas konstrukcijos viduje. Prietaisai, vadinami akselerometrais, gali matuoti vibraciją ir naudojami tiltų funkcijoms įvertinti. Įtempimo matuokliai ir šviesolaidiniai pluoštai gali būti naudojami aptikti įtempių ir apkrovų sukeltus konstrukcijų pažeidimus. Šie ir kiti susiję jutiklių įrenginiai padeda inžinieriams numatyti ir užkirsti kelią galimiems konstrukcijos gedimams.