science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Wat zijn de waarschuwingssignalen voordat een gebouw instort?

Krediet:Pixabay/CC0 Publiek domein

De angstaanjagende ineenstorting van een hoogbouw aan de oceaan in Surfside, Florida, heeft geleid tot bezorgdheid dat andere gebouwen kwetsbaar kunnen zijn.

Het is belangrijk dat huurders en eigenaren zich realiseren dat ze geen bouwkundig ingenieur hoeven te zijn om tekenen van mogelijke problemen te herkennen, zegt Mehrdad Sasani, hoogleraar civiele en milieutechniek aan Northeastern.

Sasani gelooft niet dat de vernietiging van Champlain Towers South een waarschuwing is dat andere goed onderhouden gebouwen in de Verenigde Staten een groot risico lopen. Maar hij voegt eraan toe dat dit zou kunnen veranderen als er aanvullende informatie over de instorting van Surfside beschikbaar komt, en dat huurders die grote scheuren in betonnen structurele elementen of gevallen van afbrokkelend beton opmerken, het advies van een bouwkundig ingenieur moeten inwinnen.

Minstens 18 mensen zijn omgekomen en 145 worden vermist bij de gedeeltelijke ineenstorting van het 12 verdiepingen tellende condominium aan het strand.

"Met een minder ervaren oog kun je identificeren:'Is dit iets dat ik met een professional moet communiceren?'", zei Sasani woensdag tijdens een Northeastern Facebook Live-evenement. "Natuurlijk hoef je in de eerste fase niet te zeggen:'Ik heb een volledige evaluatie nodig.' We kunnen mogelijk een bouwkundig ingenieur meenemen om naar de gebieden te kijken waar u zich een beetje zorgen over maakt.

"Barsten - met name wijd open scheuren in de structurele elementen - verbrijzeling en afspatten van beton en mogelijke tekenen van corrosie van wapening, zijn degenen die verdere evaluatie door professionals zouden vereisen."

U hebt gesproken over de ineenstorting van Hotel New World in Singapore in 1986, waarbij 33 mensen omkwamen, als een ander soort waarschuwingsvoorbeeld.

In dat pand zagen de bewoners dat beton op de garagevloer aan het afbrokkelen was. Ze gingen naar de eigenaar, die toevallig de ontwerper van het gebouw was, en hij zei tegen hen:'Nee, het is in orde.' En toen stortte het gebouw in. Dus als je ziet dat er iets mis is, moet je actie ondernemen.

Waarom zijn dit soort catastrofale instortingen van gebouwen zo zeldzaam? Waarom zien we ze niet vaker gebeuren?

Als we gebouwen ontwerpen, willen we dat ze zich ductiel gedragen. En dat betekent dat als ze om welke reden dan ook zouden falen, ze gracieus zouden falen met voldoende waarschuwing zodat mensen die binnen zijn genoeg tijd hebben om correct te reageren en te overleven.

Dit geval was duidelijk niet zo'n taaie mislukking. Het duurde blijkbaar ergens tussen de 10 en 12 seconden. De aard van de instorting zou u leiden naar specifieke kenmerken van het gebouw en/of de fundering die een plotselinge storing zouden kunnen verklaren.

Hoe zou u het structurele ontwerp van het gebouw karakteriseren?

Het vloersysteem is opgebouwd uit zogenaamde vlakke plaat:twintig centimeter dikke betonplaten die direct op kolommen zitten.

Er zijn geen balken onder de plaat. Dit is een zeer economisch ontwerp. Het maakt beter gebruik van de hoogte, dus dat wordt heel vaak gebruikt in de bouw.

Een faalwijze die kan optreden bij een vlakke plaat is het zogenaamde ponsafschuivingsfalen:de plaat zou door de kolom slaan en vallen. En als het op een hogere verdieping is, kan het gewicht het gebouw pannenkoeken. Als het zich op een lagere verdieping bevindt, kan het een langere lengte van kolommen blootleggen waardoor ze onstabieler worden - en vooral als ze beschadigd zijn, kan dat leiden tot een geleidelijke ineenstorting.

Wat is een nieuwe mogelijke oorzaak die uw aandacht heeft getrokken terwijl het onderzoek naar de instorting voortduurt?

Een ooggetuigenverslag is, althans voor mij, waardevoller dan enig ander stuk informatie. De bewoners op de eerste verdieping slaagden erin weg te rennen van de instorting en merkten dat het zwembaddek, dat het dak van de garage is, eerst viel, en toen stortte het gebouw in.

Die stukjes informatie, plus de mogelijke storing die in het gebouw zou kunnen gebeuren, zouden op dit moment leiden tot, naast andere mogelijke scenario's, een waarschijnlijke opeenvolging van instortingen:aangezien het dak van de parkeergarage buiten het gebouw instortte, veroorzaakte dit mogelijk extra zijdelingse spanningen op het gebouw die leidden tot ponsbreuk en/of instabiliteit van de kolommen - en mogelijk de schade vergroot die al bestond in sommige van de garagekolommen.

Dus al die dingen zouden samen kunnen komen. Over het algemeen vindt de ineenstorting niet om één ding plaats. Meestal zijn er verschillende factoren en problemen die allemaal samen leiden tot zo'n rampzalige mislukking.

Water - en met name drainage - is ook een onderwerp van discussie geweest. Kan een slechte afwatering ertoe hebben geleid dat de torens zijn ingestort?

Water en zout in de lucht kunnen het beton beschadigen. Dus dat is een manier waarop water een impact kan hebben op het gebouw.

Ik heb het niet gezien op de tekeningen die ik heb, maar de inspecteur in 2018 verwees naar het feit dat het pooldeck is ontworpen om vlak te zijn. En door die structuur kon het water blijkbaar niet weglopen, en na verloop van tijd begon het zowel het zwembaddek als de garagevloer te beschadigen. Die schade zou hebben bijgedragen aan de ineenstorting.