Il cedimento strutturale si verifica quando una struttura, come un edificio, crolla o si rompe fisicamente in qualche modo simile. Le cause di cedimento strutturale sono numerose, sia naturali che provocate dall’uomo. In alcuni casi, la colpa può essere la progettazione o l’effettiva costruzione dell’edificio, mentre in altri casi la causa è la negligenza, il sovraccarico o un disastro naturale. Sensori e modelli matematici sono impiegati nella progettazione e manutenzione degli edifici per ridurre e monitorare la possibilità di cedimenti strutturali.
Quando si costruisce un edificio, nella progettazione viene presa in considerazione la quantità di sollecitazioni o sollecitazioni meccaniche che è probabile che subisca. I fattori di possibile stress includono la forma e l’uso previsto dell’edificio: ad esempio, un grattacielo per uffici è fisicamente diverso da un parcheggio multipiano o da una casa residenziale a un piano. Ciascuno di questi edifici risponderà a carichi pesanti, vento, pioggia e terremoti in modo diverso.
Anche il materiale è importante. I telai in acciaio e le grandi quantità di vetro per edifici utilizzati nei grattacieli, ad esempio, conferiscono a questi edifici alti la flessibilità necessaria per resistere alla forza dei venti forti. I tetti a scandole a punta delle case in climi freddi consentono alla neve di scivolare via piuttosto che accumularsi in carichi pesanti e creare peso che potrebbe portare al crollo del tetto, un tipo comune di cedimento strutturale. Gli edifici in mattoni, sebbene meno soggetti al fuoco degli edifici in legno, possono essere più pericolosi in caso di terremoto, poiché la pesante muratura può crollare e creare un pericoloso pericolo per chi si trova all’interno.
Il cedimento strutturale può verificarsi a causa di un difetto di progettazione se coloro che hanno progettato l’edificio non hanno tenuto conto della sua posizione, forma e destinazione d’uso. Può anche verificarsi a causa di negligenza o uso improprio dell’edificio, ad esempio, caricandolo oltre la sua capacità prevista con persone o peso extra da oggetti come macchinari. Questi casi di crollo dell’edificio sono causati dall’uomo e possono essere prevenuti modellando matematicamente le probabili sollecitazioni sull’edificio durante il processo di progettazione e aderendo a queste linee guida per tutta la vita dell’edificio.
I disastri naturali e i fenomeni meteorologici possono spesso rappresentare una minaccia più impegnativa. I forti venti, il fuoco, il peso della pioggia o della neve e i terremoti possono portare a cedimenti strutturali. Sebbene questi fattori siano previsti il più possibile durante la progettazione e la costruzione, gli incidenti si verificano ancora. La corrosione imprevista di un elemento dell’intelaiatura metallica a causa di infiltrazioni d’acqua può portare al collasso di una struttura. Difetti nelle miscele di calcestruzzo utilizzate nelle fondamenta degli edifici possono portare a fessurazioni ed eventuali cedimenti.
Per mitigare questi rischi, gli ingegneri utilizzano spesso sistemi di sensori montati all’interno della struttura. Dispositivi chiamati accelerometri possono misurare le vibrazioni e sono usati per misurare la funzione dei ponti. Gli estensimetri e le fibre ottiche possono essere utilizzati per rilevare sollecitazioni e danni indotti dal carico sulle strutture. Questi e altri dispositivi sensori correlati aiutano gli ingegneri a prevedere e prevenire possibili cedimenti strutturali.