Mis on struktuurne ebaõnnestumine?

Struktuurne rike ilmneb siis, kui konstruktsioon, näiteks hoone, variseb kokku või puruneb füüsiliselt sarnasel viisil. Struktuuritõrgetel on palju põhjuseid, nii looduslikke kui ka inimtekkelisi. Mõnel juhul võib viga olla hoone projekteerimises või tegelikus konstruktsioonis, mõnel juhul on põhjuseks hooletus, ülekoormus või loodusõnnetus. Hoone projekteerimisel ja hooldamisel kasutatakse andureid ja matemaatilisi mudeleid, et vähendada ja jälgida konstruktsiooni rikete võimalust.

Ehitise ehitamisel arvestatakse projekteerimisel mehaanilise koormuse või pinge suurus, mida see tõenäoliselt kogeb. Võimalike pingetegurite hulka kuuluvad hoone kuju ja kasutusotstarve — näiteks kõrghoone büroohoone erineb füüsiliselt mitmetasandilisest parkimismajast või ühekorruselisest elumajast. Kõik need hooned reageerivad rasketele koormustele, tuulele, vihmale ja maavärinatele erineval viisil.

Samuti on oluline materjal. Näiteks pilvelõhkujates kasutatavad terasraamid ja suur hulk ehitusklaasi annavad nendele kõrgetele hoonetele paindlikkuse, mis on vajalik tugevate tuulte vastu pidama. Külma kliimaga majadel olevad katusesindlid võimaldavad lumel pigem maha libiseda, mitte koguneda raskete koormuste alla ja tekitada raskust, mis võib viia katuse kokkuvarisemiseni – see on tavaline konstruktsiooni rike. Kuigi telliskivihooned on vähem tuleohtlikud kui puithooned, võivad need olla maavärina korral ohtlikumad, kuna raske müüritis võib kokku kukkuda ja tekitada ohtliku ohu sees viibijatele.

Konstruktsiooniline rike võib tekkida projekteerimisvea tõttu, kui hoone projekteerijad ei arvestanud selle asukohta, kuju ja kasutusotstarvet. See võib ilmneda ka hooletuse või hoone väärkasutuse tõttu – näiteks koormatakse see üle ettenähtud mahutavuse inimestega või koormatakse esemete (nt masinad) tõttu. Sellised hoonete kokkuvarisemise juhtumid on inimtegevusest tingitud ja neid saab ära hoida, modelleerides projekteerimise käigus matemaatiliselt hoone tõenäolisi pingeid ja järgides neid juhiseid kogu hoone eluea jooksul.

Loodusõnnetused ja ilmastikunähtused võivad sageli osutuda suuremaks väljakutseks. Tugev tuul, tulekahju, vihma või lume raskus ja maavärinad võivad kõik põhjustada konstruktsiooni rikkeid. Kuigi neid tegureid on projekteerimisel ja ehitamisel nii palju kui võimalik ette näha, juhtub õnnetusi siiski. Metallraami elemendi ootamatu korrosioon vee imbumise tõttu võib viia konstruktsiooni kokkuvarisemiseni. Vundamentide ehitamisel kasutatavate betoonisegude vead võivad põhjustada pragude tekkimist ja lõpuks rikkeid.

Nende ohtude leevendamiseks kasutavad insenerid sageli konstruktsiooni sisse paigaldatud andurisüsteeme. Seadmed, mida nimetatakse kiirendusmõõturiteks, saavad mõõta vibratsiooni ja neid kasutatakse sildade funktsiooni mõõtmiseks. Pingemõõtureid ja fiiberoptikat saab kasutada konstruktsioonide pinge ja koormusest põhjustatud kahjustuste tuvastamiseks. Need ja muud seotud andurseadmed aitavad inseneridel ennustada ja ennetada võimalikku konstruktsiooni riket.