Los edificios, al igual que todas las estructuras, están diseñadas para soportar ciertas cargas sin deformarse excesivamente. Las cargas son los pesos de personas y objetos, el peso de la lluvia y la nieve y la presión del viento – llamadas cargas vivas – y la carga muerta del propio edificio. Con edificios de varias plantas, la fuerza generalmente acompaña suficiente rigidez. Con altos edificios de muchos pisos, el techo es un asunto menor, y el soporte del peso del edificio en sí es la consideración principal. Al igual que los puentes largos, los edificios de gran altura están sujetos a un colapso catastrófico.
Las causas del derrumbe de un edificio pueden ser clasificadas en líneas generales para facilitar el análisis.
- Mal diseño
- Cimientos defectuosos
- Cargas extraordinarias
El mal diseño no significa sólo errores de cálculo. Los fallos pueden deberse a las cargas sobre la estructura, teorías erróneas, la confianza en los datos inexactos, el desconocimiento de los efectos de las tensiones repetidas o impulsivas, y la elección incorrecta de materiales o mala interpretación de sus propiedades. El ingeniero es responsable de estos fallos, que se crean en la mesa de dibujo.
La construcción defectuosa ha sido la causa más importante de falla estructural. El ingeniero también es culpable aquí, si la inspección ha sido laxa. Esto incluye el uso de arena salada para hacer hormigón, la sustitución de acero inferior para que se especifica el par de apriete, mal remachado o incluso inadecuada de los frutos secos, el uso excesivo de la espiga de la deriva para hacer agujeros se alinean, malas soldaduras, y otras prácticas bien conocidas al trabajador de la construcción.
Incluso una estructura excelentemente diseñado y construido no se quedará en un mal fundación. Aunque la estructura llevará sus cargas, la tierra debajo de ella no puede. La torre inclinada de Pisa es un famoso ejemplo de malas fundaciones, pero hay muchos otros. La antigua sala de armas en St. Paul, Minnesota, se hundió a 20 pies o más en arcilla blanda, pero no se derrumbó. Los desplazamientos debidos a malas fundaciones pueden alterar la distribución de la tensión de manera significativa. Este fue un problema con puentes de ferrocarril en Estados Unidos que estáticamente determinadas armaduras fueron muy preferidos, ya que no estaban sujetos a este peligro.
Cargas extraordinarias suelen ser natural, como las nevadas repetidas pesados, o el temblor de un terremoto, o los vientos de un huracán. Un edificio que se destina a soportar durante algunos años debe ser capaz de responder a estos desafíos. Una estructura flexible débil puede evitar la destrucción por un terremoto, mientras que un edificio de mampostería sólida sería destruido. Los terremotos pueden causar problemas de cimentación cuando la tierra húmeda llena licua.
Modos de fallos inesperados son los más complejos de las razones para el colapso, y hemos tenido recientemente un buen ejemplo. Cualquier nuevo tipo de estructura está sujeta a un fallo inesperado, hasta que sus propiedades son bien entendidos. Los puentes colgantes parecía la respuesta a la reducción de las grandes lagunas. Todo fue apoyado por un fuerte cable en tensión, un confiable y miembro entiende. Sin embargo, la triste experiencia mostró que la cubierta del puente era capaz de galopar y girando sin restricciones de los cables de soporte. Puente de Ellet en Wheeling se derrumbó en la década de 1840, y el puente de Tacoma Narrows, en la década de 1940, por esta causa.
Los conservadores, fuertes armaduras estáticamente determinadas fueron diseñados con eyebars pin-conectado a ser tan fuerte y segura posible. Triste experiencia trajo la realización de la concentración de esfuerzos en los orificios perforados en las eyebars. Desde los primeros tiempos, se ha reconocido que los miembros de tensión no tienen sorpresas. Fallan tirando abajo cuando la tensión en ellos llega a ser demasiado alta. Si conoces a la tensión, a continuación, dosificar un miembro es fácil. Un miembro de compresión, una columna, es diferente. Si es corto y rechoncho, lleva su carga hasta que aplasta. Pero si tratas de soportar una carga con una columna de 12 pies que se acaba de soportar la carga con una columna de 1 pie, usted está en para una sorpresa. La columna se curva hacia afuera, o hebillas, y la carga se estrella a la tierra.
Suponga que tiene una viga apoyada en los extremos, con una carga en el centro. Usted sabe que el haz se doblará, y si la carga es demasiado grande, es posible que se rompen en la parte inferior, o aplastar en la parte superior, debajo de la carga. Esta usted espera. Sin embargo, el haz puede fallar mediante la división en dos haces longitudinalmente, o cizallamiento, o por la parte superior de la viga de desviación hacia un lado o el otro también llamado pandeo,. De hecho, una viga suele fallar por cizallamiento o pandeo antes de romperse.
Un tubo hueco hace que una columna o viga muy eficiente. Si lo piensas bien, es el material en la superficie que más resiste el pandeo y la flexión. Una columna que se modificó a partir de una sección transversal compacta, como un cilindro, a una sección transversal ampliada, como un tubo, aún puede soportar la misma carga por unidad de área, pero con mucha mayor resistencia al pandeo. Como un rayo, un lado está en compresión y el otro en tensión, mientras que el tubo no puede hebilla hacia un lado o el otro. Al hacer doblar un tubo, observe que aplasta a la reducción interna de la sección transversal a una línea, que se dobla fácilmente. Los tubos deben ser apoyadas contra el pandeo. Dicho tubo tiene una muy alta proporción de fuerza para el peso, y por lo tanto la fuerza a los costos.
Artículos relacionados
