กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 9 นาที

ความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความล้มเหลว

ความสมบูรณ์และความล้มเหลวของโครงสร้างเป็นแง่มุมหนึ่งของวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับความสามารถของโครงสร้างในการรองรับน้ำหนักแรงฯลฯที่ ออกแบบไว้ โดยไม่แตกหัก

ความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความล้มเหลว

โรงนาที่พังทลาย ณ เมืองHörsne-BaraบนเกาะGotland ประเทศ สวีเดน
อาคารหลังหนึ่งพังถล่มเนื่องจากน้ำหนักของหิมะที่สะสมอยู่ ในเมืองเนกาเน รัฐมิชิแกนสหรัฐอเมริกา
ภาพจากกล้องติดรถยนต์บันทึก เหตุการณ์ตึกระฟ้า ที่กำลังก่อสร้างพังถล่มบนถนนกำแพงเพชรกรุงเทพฯประเทศไทย

ความสมบูรณ์และความล้มเหลวของโครงสร้างเป็นแง่มุมหนึ่งของวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับความสามารถของโครงสร้างในการรองรับน้ำหนักแรงฯลฯที่ ออกแบบไว้ โดยไม่แตกหัก และรวมถึงการศึกษาความล้มเหลวของโครงสร้างในอดีตเพื่อป้องกันความล้มเหลวในการออกแบบใน อนาคต

ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง หมายถึง ความสามารถของสิ่งของ ไม่ว่าจะเป็นส่วนประกอบโครงสร้างหรือโครงสร้างที่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลายชิ้น ในการยึดติดกันภายใต้น้ำหนัก รวมถึงน้ำหนักของตัวมันเอง โดยไม่แตกหักหรือเสียรูปมากเกินไป ความสมบูรณ์ของโครงสร้างช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างจะทำหน้าที่ตามที่ออกแบบไว้ในระหว่างการใช้งานที่เหมาะสม ตราบเท่าอายุการใช้งานที่ตั้งใจไว้ สิ่งของต่างๆ ถูกสร้างขึ้นโดยคำนึงถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้าง เพื่อป้องกันความเสียหายร้ายแรงซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการบาดเจ็บ ความเสียหายร้ายแรง การเสียชีวิต และ/หรือความสูญเสียทางการเงิน

ความเสียหายทางโครงสร้างหมายถึงการสูญเสียความสมบูรณ์ของโครงสร้าง หรือการสูญเสีย ความสามารถในการรับ น้ำหนักของโครงสร้าง ไม่ว่าจะเป็นในส่วนประกอบของโครงสร้างหรือตัวโครงสร้างเอง ความเสียหายทางโครงสร้างเริ่มต้นขึ้นเมื่อวัสดุถูกรับแรงเกินขีด จำกัดความ แข็งแรงทำให้เกิดการแตกหักหรือการเสียรูป มากเกินไป ขีดจำกัดหนึ่งที่ต้องคำนึงถึงในการออกแบบโครงสร้างคือความแข็งแรงสูงสุดก่อนเกิดความเสียหาย ในระบบที่ออกแบบมาอย่างดี ความเสียหายเฉพาะจุดไม่ควรทำให้โครงสร้างทั้งหมดพังทลายลงในทันทีหรือแม้กระทั่งค่อยๆ ลุกลามไปเรื่อยๆ

การแนะนำ

ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง หมายถึง ความสามารถของโครงสร้างในการรับน้ำหนักที่กำหนดไว้โดยไม่เกิดความเสียหายเนื่องจากการแตกหัก การเสียรูป หรือความล้า เป็นแนวคิดที่มักใช้ในงานวิศวกรรมเพื่อผลิตสิ่งของที่สามารถใช้งานได้ตามวัตถุประสงค์ที่ออกแบบไว้และคงสภาพการใช้งานได้ตลอดอายุการใช้งาน ที่ ต้องการ

ในการสร้างชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงทนทาน วิศวกรต้องพิจารณาคุณสมบัติทางกลของวัสดุก่อน เช่นความเหนียวความแข็งแรงน้ำหนักความแข็งและความยืดหยุ่น จากนั้นจึงกำหนดขนาดและรูปร่างที่จำเป็นเพื่อให้วัสดุสามารถรับน้ำหนักที่ต้องการได้ยาวนาน เนื่องจากชิ้นส่วนไม่สามารถแตกหักหรือโค้งงอมากเกินไปได้ จึงต้องมีทั้งความแข็งและความเหนียว วัสดุที่แข็งมากอาจต้านทานการโค้งงอได้ แต่หากไม่เหนียวเพียงพอ อาจต้องมีขนาดใหญ่มากเพื่อรองรับน้ำหนักโดยไม่แตกหัก ในทางกลับกัน วัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูงจะโค้งงอภายใต้น้ำหนักแม้ว่าความเหนียวสูงจะป้องกันการแตกหักได้ก็ตาม

นอกจากนี้ ความสมบูรณ์ของส่วนประกอบแต่ละส่วนต้องสอดคล้องกับการใช้งานเฉพาะในโครงสร้างรับน้ำหนักใดๆ ตัวรองรับสะพานต้องการความแข็งแรงของจุดคราสูงในขณะที่สลักเกลียวที่ยึดต้องมีความแข็งแรงของแรงเฉือนและแรงดึงที่ดี สปริงต้องการความยืดหยุ่นที่ดีแต่เครื่องมือกลึงต้องการความแข็งแกร่งสูง นอกจากนี้ โครงสร้างทั้งหมดต้องสามารถรับน้ำหนักได้โดยที่ส่วนที่อ่อนแอที่สุดไม่ล้มเหลว เพราะจะทำให้เกิดความเครียดมากขึ้นกับองค์ประกอบโครงสร้างอื่นๆ และนำไปสู่ ความล้มเหลว แบบต่อเนื่อง[ 1 ] [ 2 ]

ประวัติศาสตร์

พีระมิดแห่งเมดุมเป็นพีระมิดแห่งที่สองที่ชาวอียิปต์โบราณ สร้างขึ้น ราว 2600 ปีก่อนคริสตกาล พีระมิดแห่งนี้มีข้อบกพร่องทางโครงสร้างหลายประการ ทำให้พังทลายลงระหว่างการก่อสร้าง และแกนกลางด้านในเหลือเพียงซากปรักหักพัง ซึ่งเป็นหนึ่งในบทเรียนแรกๆ ที่รู้จักกันดีเกี่ยวกับการก่อสร้างขนาดใหญ่

ความจำเป็นในการสร้างสิ่งปลูกสร้างที่มีความแข็งแรงทนทานนั้นมีมาตั้งแต่สมัยประวัติศาสตร์ที่บันทึกไว้บ้านเรือนจำเป็นต้องสามารถรับน้ำหนักของตัวเอง รวมทั้งน้ำหนักของผู้อยู่อาศัย ปราสาทจำเป็นต้องได้รับการเสริมความแข็งแกร่งเพื่อต้านทานการโจมตีจากผู้รุกราน เครื่องมือต่างๆ จำเป็นต้องแข็งแรงและทนทานเพียงพอที่จะใช้งานได้

ในสมัยโบราณไม่มีสูตรทางคณิตศาสตร์ใดที่จะทำนายความแข็งแรงของโครงสร้างได้ ช่างก่อสร้าง ช่างตีเหล็ก ช่างไม้ และช่างปูนอาศัยระบบการลองผิดลองถูก (เรียนรู้จากความล้มเหลวในอดีต) ประสบการณ์ และการฝึกงานเพื่อสร้างโครงสร้างที่ปลอดภัยและแข็งแรง ในอดีต ความปลอดภัยและอายุการใช้งานที่ยาวนานได้รับการรับประกันโดยการชดเชยมากเกินไป เช่น การใช้คอนกรีต 20 ตัน ในขณะที่ 10 ตันก็เพียงพอแล้วกาลิเลโอ กาลิเลอีเป็นหนึ่งในคนแรกๆ ที่คำนึงถึงความแข็งแรงของวัสดุในปี 1638 ในตำราDialogues of Two New Sciences ของเขา อย่างไรก็ตาม วิธีการทางคณิตศาสตร์ในการคำนวณคุณสมบัติของวัสดุดังกล่าวเพิ่งเริ่มพัฒนาในศตวรรษที่ 19 [ 3 ]วิทยาศาสตร์กลศาสตร์การแตกหักอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบันไม่ได้พัฒนาขึ้นจนกระทั่งทศวรรษที่ 1920 เมื่ออลัน อาร์โนลด์ กริฟฟิธศึกษาการแตกหักแบบเปราะของกระจก

ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1940 ความล้มเหลวอันเลื่องชื่อของเทคโนโลยีใหม่หลายอย่างทำให้จำเป็นต้องมีวิธีทางวิทยาศาสตร์มากขึ้นในการวิเคราะห์ความล้มเหลวของโครงสร้าง ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเรือเหล็กเชื่อมกว่า 200 ลำแตกเป็นสองท่อนเนื่องจากการแตกหักแบบเปราะ ซึ่งเกิดจากความเครียดที่เกิดจากกระบวนการเชื่อม การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ และความเข้มข้นของความเครียดที่มุมเหลี่ยมของผนังกั้นในช่วงทศวรรษ 1950 เครื่องบิน De Havilland Comet หลาย ลำระเบิดกลางอากาศเนื่องจากความเข้มข้นของความเครียดที่มุมของหน้าต่างเหลี่ยม ทำให้เกิดรอยแตกและห้องโดยสารที่มีแรงดันระเบิด การระเบิดของหม้อไอน้ำซึ่งเกิดจากความล้มเหลวในถังหม้อไอน้ำที่มีแรงดัน เป็นอีกปัญหาหนึ่งที่พบบ่อยในยุคนั้นและก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรง ขนาดของสะพานและอาคารที่ใหญ่ขึ้นนำไปสู่ภัยพิบัติและการสูญเสียชีวิตที่มากขึ้น ความจำเป็นในการสร้างสิ่งก่อสร้างที่มีความสมบูรณ์ของโครงสร้างนำไปสู่ความก้าวหน้าอย่างมากในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุและกลศาสตร์การแตกหัก[ 4 ] [ 5 ]

ประเภทของความล้มเหลว

เรือบรรทุกน้ำมันSS Schenectady ของอเมริกา แตกออกเป็นสองท่อนในปี 1943 ขณะจอดอยู่ในท่าเรือที่สงบ โดยมีเสียงดังสนั่นที่ได้ยินไปไกล "หนึ่งไมล์" สาเหตุของการแตกนั้นเกิดจากความเค้นจากการเชื่อมในบริเวณใกล้กับผนังกั้นห้องที่ เป็นเหลี่ยม

ความเสียหายทางโครงสร้างอาจเกิดขึ้นจากปัญหาหลายประเภท ซึ่งส่วนใหญ่มีลักษณะเฉพาะแตกต่างกันไปในแต่ละอุตสาหกรรมและประเภทโครงสร้าง อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่สามารถสืบย้อนไปถึงสาเหตุหลัก 5 ประการได้

  • ประการแรกคือ โครงสร้างนั้นไม่แข็งแรงและทนทานเพียงพอที่จะรับน้ำหนักได้ เนื่องจากขนาด รูปร่าง หรือวัสดุที่เลือกใช้ หากโครงสร้างหรือส่วนประกอบนั้นไม่แข็งแรงพอ อาจเกิดความเสียหายร้ายแรงได้เมื่อโครงสร้างรับแรงเกินระดับความเค้นวิกฤต
  • ความเสียหายประเภทที่สองเกิดจากความล้าหรือการกัดกร่อน ซึ่งเกิดจากความไม่เสถียรในรูปทรงเรขาคณิต การออกแบบ หรือคุณสมบัติของวัสดุของโครงสร้าง ความเสียหายเหล่านี้มักเริ่มต้นเมื่อเกิดรอยแตกที่จุดรับแรง เช่น มุมฉากหรือรูสลักเกลียวที่อยู่ใกล้ขอบวัสดุมากเกินไป รอยแตกเหล่านี้จะขยายตัวเมื่อวัสดุถูกรับแรงและคลายแรงซ้ำๆ (การรับแรงแบบวัฏจักร) จนในที่สุดจะถึงความยาววิกฤตและทำให้โครงสร้างพังทลายอย่างกะทันหันภายใต้สภาวะการรับแรงปกติ
  • ความล้มเหลวประเภทที่สามเกิดจากข้อผิดพลาดในการผลิต รวมถึงการเลือกใช้วัสดุที่ไม่เหมาะสม การกำหนดขนาดที่ไม่ถูกต้องการอบชุบความร้อน ที่ไม่เหมาะสม การไม่ปฏิบัติตามแบบที่กำหนด หรือฝีมือการผลิตที่ห่วยแตก ความล้มเหลวประเภทนี้สามารถเกิดขึ้นได้ตลอดเวลาและมักคาดเดาไม่ได้
  • ความเสียหายประเภทที่สี่เกิดจากการใช้วัสดุที่ชำรุด ความเสียหายประเภทนี้ก็คาดเดาได้ยากเช่นกัน เนื่องจากวัสดุอาจได้รับการผลิตอย่างไม่ถูกต้องหรือเสียหายจากการใช้งานก่อนหน้านี้
  • สาเหตุประการที่ห้าของความล้มเหลวเกิดจากการขาดการพิจารณาปัญหาที่ไม่คาดคิด ความล้มเหลวประเภทนี้อาจเกิดจากเหตุการณ์ต่างๆ เช่น การทำลายทรัพย์สิน การก่อวินาศกรรม หรือภัยพิบัติทางธรรมชาติ นอกจากนี้ยังอาจเกิดขึ้นได้หากผู้ที่ใช้งานและบำรุงรักษาโครงสร้างไม่ได้รับการฝึกอบรมอย่างเหมาะสมและใช้งานโครงสร้างเกินกำลัง[ 4 ] [ 5 ]

ความล้มเหลวที่น่าสังเกต

สะพาน

สะพานดี

สะพานดีหลังจากพังถล่ม

สะพานดีในเมืองเชสเตอร์ประเทศอังกฤษ ออกแบบโดยโรเบิร์ต สตีเฟนสันโดยใช้คานเหล็กหล่อเสริมด้วยเหล็กดัด เมื่อวันที่ 24 พฤษภาคม พ.ศ. 2390 สะพานได้พังถล่มลงมาขณะที่รถไฟวิ่งผ่าน ทำให้มีผู้เสียชีวิต 5 คน การพังถล่มของสะพานนี้เป็นหนึ่งในการสอบสวนอย่างเป็นทางการครั้งแรกๆ เกี่ยวกับความล้มเหลวทางโครงสร้าง การสอบสวนนี้สรุปว่าการออกแบบโครงสร้างนั้นมีข้อบกพร่องพื้นฐาน เนื่องจากเหล็กดัดไม่ได้เสริมความแข็งแรงให้กับเหล็กหล่อ และการหล่อก็ล้มเหลวเนื่องจากการงอซ้ำๆ[ 6 ]

สะพานเทย์แห่งแรก

เหตุการณ์สะพานเทย์พังถล่มครั้งแรกตามมาด้วยเหตุการณ์สะพาน เหล็กหล่อพังถล่มอีกหลายแห่ง รวมถึงเหตุการณ์ สะพานเทย์ แห่งแรก ที่ข้ามอ่าวเฟิร์ธแห่งเทย์ในสกอตแลนด์พังถล่มเมื่อวันที่ 28 ธันวาคม พ.ศ. 2422 เช่นเดียวกับสะพานดี สะพานเทย์พังถล่มเมื่อรถไฟวิ่งผ่าน ทำให้มีผู้เสียชีวิต 75 คน สะพานพังเพราะสร้างจากเหล็กหล่อที่ไม่ได้มาตรฐาน และเพราะวิศวกรโทมัส บูชไม่ได้พิจารณาแรงลมที่กระทำต่อสะพาน การพังถล่มของสะพานทำให้มีการเปลี่ยนจากเหล็กหล่อเป็นเหล็กกล้า และมีการออกแบบสะพานฟอร์ธ ใหม่ทั้งหมดในปี พ.ศ. 2433 ซึ่งกลายเป็นสะพานแห่งแรกของโลกที่สร้างจากเหล็กกล้าทั้งหมด[ 7 ]

สะพานทาโคมาแนโรว์สแห่งแรก

การพังทลายของสะพาน Tacoma Narrows เดิมในวอชิงตันสหรัฐอเมริกา ในปี 1940 บางครั้งถูกกล่าวถึงในตำราฟิสิกส์ว่าเป็นตัวอย่างคลาสสิกของปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ แม้ว่าคำอธิบายนี้จะทำให้เข้าใจผิดก็ตาม การสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงที่ทำลายสะพานไม่ได้เกิดจากเรโซแนนซ์เชิงกลธรรมดา แต่เกิดจากการสั่นที่ซับซ้อนกว่าระหว่างสะพานกับลมที่พัดผ่าน ซึ่งเรียกว่าการสั่นไหวแบบแอโรอิลาสติก โรเบิร์ต เอช. สแกนแลนผู้มีส่วนสำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับอากาศพลศาสตร์ของสะพาน ได้เขียนบทความเกี่ยวกับความเข้าใจผิดนี้[ 8 ]การพังทลายครั้งนี้และการวิจัยที่ตามมา นำไปสู่ความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างลมกับโครงสร้าง สะพานหลายแห่งได้รับการปรับเปลี่ยนหลังจากการพังทลายเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดเหตุการณ์ที่คล้ายกันขึ้นอีก มีเพียงสุนัขตัวเดียวที่เสียชีวิต[ 7 ]

สะพาน I-35W

ภาพจากกล้องวงจรปิดแสดงภาพเคลื่อนไหวการพังทลายของทางด่วน I-35W โดยมองจากทางทิศเหนือ

สะพาน I-35W ข้ามแม่น้ำมิสซิสซิปปี (เรียกอย่างเป็นทางการว่า สะพาน 9340) เป็น สะพานโครงเหล็กโค้ง 8 เลนที่เชื่อมต่อ ทางหลวง Interstate 35Wข้ามแม่น้ำมิสซิสซิปปีในเมืองมินนิอาโปลิสรัฐมินนิโซตา สหรัฐอเมริกา สะพานนี้สร้างเสร็จในปี 1967 และกรมการขนส่งของรัฐมินนิโซตา เป็นผู้ดูแลรักษา สะพานนี้เป็นสะพานที่มีการจราจรหนาแน่นเป็นอันดับ 5 ของรัฐมินนิโซตา[ 9 ] [ 10 ]โดยมีรถยนต์สัญจรผ่านวันละ 140,000 คัน[ 11 ]สะพานพังทลายลงอย่างร้ายแรงในช่วงชั่วโมงเร่งด่วน ตอนเย็น ของวันที่ 1 สิงหาคม 2550 พังลงสู่แม่น้ำและตลิ่งด้านล่าง มีผู้เสียชีวิต 13 คน และบาดเจ็บ 145 คน หลังจากการพังทลายสำนักงานบริหารทางหลวงแห่งสหรัฐอเมริกาได้แนะนำให้รัฐต่างๆ ตรวจสอบสะพาน 700 แห่งในสหรัฐอเมริกาที่มีโครงสร้างคล้ายกัน[ 12 ]หลังจากพบข้อบกพร่องในการออกแบบสะพานที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับแผ่นเหล็กขนาดใหญ่ที่เรียกว่าแผ่นยึดซึ่งใช้เชื่อมต่อคานเข้าด้วยกันในโครงสร้างโครงถัก[ 13 ] [ 14 ]เจ้าหน้าที่แสดงความกังวลเกี่ยวกับสะพานอื่นๆ อีกหลายแห่งในสหรัฐอเมริกาที่มีการออกแบบเดียวกัน และตั้งคำถามว่าทำไมข้อบกพร่องดังกล่าวจึงไม่ถูกค้นพบในช่วงกว่า 40 ปีของการตรวจสอบ[ 14 ]

อาคาร

อาคารถล่มที่ธานี

เมื่อวันที่ 4 เมษายน 2556 อาคารหลังหนึ่งพังถล่มบนที่ดินของชนเผ่าในมุมบราชานเมืองธานีในรัฐมหาราษฏระประเทศอินเดีย[ 15 ] [ 16 ]เหตุการณ์นี้ถูกเรียกว่าเป็นเหตุการณ์อาคารพังถล่ม ที่เลวร้ายที่สุด ในพื้นที่[ 17 ] [ nb 1 ]มีผู้เสียชีวิต 74 คน รวมทั้งเด็ก 18 คน ผู้หญิง 23 คน และผู้ชาย 33 คน ขณะที่มีผู้รอดชีวิตมากกว่า 100 คน[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]

อาคารดังกล่าวอยู่ระหว่างการก่อสร้างและไม่มีใบอนุญาตเข้าอยู่อาศัยสำหรับผู้อยู่อาศัยที่มีรายได้น้อยถึงปานกลางจำนวน 100 ถึง 150 คน[ 23 ]ผู้พักอาศัยเพียงกลุ่มเดียวคือคนงานก่อสร้างและครอบครัวของพวกเขา มีรายงานว่าอาคารดังกล่าวถูกสร้างขึ้นอย่างผิดกฎหมายเนื่องจากไม่ได้ปฏิบัติตามหลักปฏิบัติมาตรฐานสำหรับการก่อสร้างที่ปลอดภัยและถูกต้องตามกฎหมาย การจัดหาที่ดิน และการเข้าอยู่อาศัยของผู้อยู่อาศัย

ภายในวันที่ 11 เมษายน มีผู้ต้องสงสัยถูกจับกุมทั้งหมด 15 คน รวมถึงผู้รับเหมาก่อสร้างวิศวกร เจ้าหน้าที่เทศบาล และผู้เกี่ยวข้องอื่นๆ บันทึกของรัฐบาลระบุว่า มีคำสั่งสองฉบับเพื่อจัดการจำนวนอาคารผิดกฎหมายในพื้นที่ ได้แก่ คำสั่งของรัฐมหาราษฏระในปี 2548 เกี่ยวกับการใช้เทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลและ คำสั่ง ของศาลสูงบอมเบย์ ในปี 2553 นอกจากนี้ยังมีการร้องเรียนไปยังเจ้าหน้าที่ของรัฐและเทศบาลด้วย

เมื่อวันที่ 9 เมษายนเทศบาลนครธานีได้เริ่มดำเนินการรื้อถอนอาคารผิดกฎหมายในพื้นที่ โดยเน้นที่อาคารที่ "อันตราย" และจัดตั้งศูนย์รับเรื่องร้องเรียนเพื่อติดตามการแก้ไขปัญหาอาคารผิดกฎหมาย ในขณะเดียวกัน กรมป่าไม้ได้ให้คำมั่นว่าจะจัดการกับปัญหาการบุกรุกที่ดินป่าในเขตธานี

อาคารซาวาร์ถล่ม

เมื่อวันที่ 24 เมษายน 2556 อาคารพาณิชย์ 8 ชั้นชื่อ รานาพลาซ่า พังถล่มลงมาในซาวาร์เขตย่อยในเขตมหานครธากาเมืองหลวงของบังกลาเทศการค้นหาผู้เสียชีวิตสิ้นสุดลงในวันที่ 13 พฤษภาคม โดยมีผู้เสียชีวิต 1,134 ราย[ 24 ]มีผู้บาดเจ็บประมาณ 2,515 คนได้รับการช่วยเหลือออกจากอาคารโดยยังมีชีวิตอยู่[ 25 ] [ 26 ]

ถือเป็นอุบัติเหตุโรงงานตัดเย็บเสื้อผ้าที่ร้ายแรงที่สุดในประวัติศาสตร์ รวมทั้งเป็นความล้มเหลวทางโครงสร้างโดยอุบัติเหตุที่ร้ายแรงที่สุดในประวัติศาสตร์มนุษย์ยุคใหม่[ 23 ] [ 27 ]

อาคารดังกล่าวประกอบด้วยโรงงานตัดเย็บเสื้อผ้า ธนาคาร อพาร์ตเมนต์ และร้านค้าอื่นๆ อีกหลายแห่ง ร้านค้าและธนาคารที่ชั้นล่างปิดทำการทันทีหลังจากพบรอยแตกร้าวในอาคาร[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]คำเตือนให้หลีกเลี่ยงการใช้อาคารหลังจากพบรอยแตกร้าวในวันก่อนหน้านั้นถูกเพิกเฉย คนงานตัดเย็บเสื้อผ้าได้รับคำสั่งให้กลับมาในวันถัดไป และอาคารก็พังถล่มลงมาในช่วงชั่วโมงเร่งด่วนตอนเช้า[ 31 ]

ห้างสรรพสินค้าซัมพุงถล่ม

เมื่อวันที่ 29 มิถุนายน 1995 ห้างสรรพสินค้าซัมพุง 5 ชั้นในเขตซอโช กรุงโซลประเทศเกาหลีใต้ ได้พังถล่มลงมา ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 502 คน และติดอยู่ใต้ซากอาคารอีก 1,445 คน

ในเดือนเมษายน ปี 1995 รอยแตกร้าวเริ่มปรากฏขึ้นบนเพดานชั้น 5 ของปีกด้านใต้ของห้างสรรพสินค้า เนื่องจากมีเครื่องปรับอากาศติดตั้งอยู่บนหลังคาที่อ่อนแอของโครงสร้างที่สร้างอย่างไม่แข็งแรง ในเช้าวันที่ 29 มิถุนายน เมื่อจำนวนรอยแตกร้าวบนเพดานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ผู้จัดการห้างจึงปิดชั้นบนสุดและปิดเครื่องปรับอากาศ แต่ไม่ได้ปิดอาคารทั้งหมดหรือออกคำสั่งอพยพอย่างเป็นทางการ เนื่องจากผู้บริหารเองก็ออกจากสถานที่ไปก่อนเพื่อความปลอดภัย

ห้าชั่วโมงก่อนที่อาคารจะพังถล่ม เสียงดังสนั่นครั้งแรกดังขึ้นจากชั้นบนสุด เนื่องจากแรงสั่นสะเทือนของเครื่องปรับอากาศทำให้รอยแตกในแผ่นพื้นขยายกว้างขึ้น ท่ามกลางรายงานจากลูกค้าเรื่องการสั่นสะเทือนในอาคาร เครื่องปรับอากาศถูกปิดลง แต่รอยแตกบนพื้นก็ขยายกว้างถึง 10 เซนติเมตรแล้ว เวลาประมาณ 17:00 น. ตามเวลาท้องถิ่น เพดานชั้น 5 เริ่มทรุดตัวลง และเวลา 17:57 น. หลังคาพังถล่มลงมา ทำให้เครื่องปรับอากาศพังลงมาทับชั้น 5 ที่รับน้ำหนักเกินอยู่แล้ว

โรแนน พอยต์

เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม พ.ศ. 2511 อาคารที่พักอาศัยโรแนนพอยต์สูง 22 ชั้นในเขตนิวแฮมของลอนดอนพังถล่มลงมา เนื่องจากการระเบิดของแก๊สขนาดเล็กบนชั้นที่ 18 ทำให้แผ่นผนังโครงสร้างหลุดออกจากตัวอาคาร อาคารดังกล่าวสร้างจาก คอนกรีต สำเร็จรูปและความล้มเหลวของแผ่นเดียวนี้ทำให้มุมหนึ่งของอาคารพังถล่มลงมาทั้งหมด แผ่นนั้นหลุดออกมาได้เพราะมีเหล็กเสริมระหว่างแผ่นไม่เพียงพอ ซึ่งหมายความว่าแรงที่แผ่นนั้นรับอยู่ไม่สามารถกระจายไปยังแผ่นอื่นที่อยู่ติดกันได้ เพราะไม่มีเส้นทางให้แรงไหลผ่าน จากการพังถล่มครั้งนี้ กฎระเบียบการก่อสร้างจึงได้รับการปรับปรุงเพื่อป้องกันการพังถล่มที่ไม่สมส่วนและความเข้าใจเกี่ยวกับการออกแบบรายละเอียดของคอนกรีตสำเร็จรูปก็ก้าวหน้าไปมาก อาคารที่คล้ายกันหลายแห่งถูกดัดแปลงหรือรื้อถอนเนื่องจากการพังถล่มครั้งนี้[ 32 ]

เหตุการณ์ระเบิดในโอคลาโฮมาซิตี

เมื่อวันที่ 19 เมษายน พ.ศ. 2538 อาคาร Alfred P. Murrah Federal Buildingสูง 9 ชั้น ซึ่งมีโครงสร้างคอนกรีตในเมืองโอคลาโฮมาซิตีสหรัฐอเมริกา ถูกโจมตีด้วยระเบิดรถบรรทุกทำให้โครงสร้างพังทลายบางส่วน ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 168 คน แม้ว่าระเบิดจะมีขนาดใหญ่ แต่ก็ทำให้โครงสร้างพังทลายอย่างไม่สมส่วน ระเบิดทำให้กระจกด้านหน้าอาคารแตกกระจายทั้งหมด และทำให้เสาคอนกรีตเสริมเหล็กที่ ชั้นล่างแตกละเอียด (ดูbrisance ) ที่ชั้นสองมีระยะห่างระหว่างเสาที่กว้างกว่า และน้ำหนักจากเสาชั้นบนถูกถ่ายโอนไปยังเสาจำนวนน้อยกว่าด้านล่างโดยคานที่ชั้นสอง การที่เสาต้นหนึ่งของชั้นล่างหักทำให้เสาที่อยู่ใกล้เคียงพังทลายเนื่องจากน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น ในที่สุดก็ทำให้ส่วนกลางของอาคารพังทลายลงทั้งหมด การวางระเบิดครั้งนี้เป็นหนึ่งในเหตุการณ์แรกๆ ที่เน้นให้เห็นถึงแรงมหาศาลที่แรงระเบิดจากการก่อการร้ายสามารถกระทำต่ออาคารได้ และนำไปสู่การพิจารณาถึงการก่อการร้ายในการออกแบบโครงสร้างของอาคารมากขึ้น[ 33 ]

ห้องจัดงานแต่งงานแวร์ซายส์

ห้องจัดงานแต่งงานแวร์ซายส์ ( ภาษาฮีบรู : אולמי ורסאי ) ซึ่งตั้งอยู่ใน ย่าน ทัลปิโอตของกรุง เยรู ซาเลมเป็นสถานที่เกิดภัยพิบัติทางพลเรือนที่ร้ายแรงที่สุดใน ประวัติศาสตร์ของ อิสราเอลเวลา 22:43 น. ของคืนวันพฤหัสบดีที่ 24 พฤษภาคม 2544 ในระหว่างงานแต่งงานของเคเรนและอาซาฟ ดรอร์ ส่วนใหญ่ของชั้นสามของอาคารสี่ชั้นได้พังถล่มลงมา ทำให้มีผู้เสียชีวิต 23 คน เจ้าบ่าวและเจ้าสาวรอดชีวิต

อาคารเวิลด์เทรดเซ็นเตอร์ 1, 2 และ 7

ในการโจมตีเมื่อวันที่ 11 กันยายนเครื่องบินโดยสารสองลำถูกจงใจพุ่งชนตึกแฝดเวิลด์เทรดเซ็นเตอร์ในนครนิวยอร์ก แรงกระแทก การระเบิด และไฟที่เกิดขึ้นทำให้ตึกทั้งสองพังถล่มลงมาภายในเวลาไม่ถึงสองชั่วโมง แรงกระแทกทำให้เสาภายนอกขาดและเสาแกนกลางเสียหาย ทำให้การกระจายน้ำหนักที่เสาเหล่านี้เคยรับเปลี่ยนไป การกระจายน้ำหนักนี้ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากโครงสร้างรูปหมวกที่อยู่ด้านบนของแต่ละอาคาร[ 34 ]แรงกระแทกทำให้วัสดุกันไฟบางส่วนหลุดออกจากเหล็ก ทำให้เหล็กสัมผัสกับความร้อนจากไฟมากขึ้น อุณหภูมิสูงขึ้นจนทำให้เสาแกนกลางอ่อนแอลงจนถึงจุดที่เกิดการคืบและเสียรูปพลาสติกภายใต้น้ำหนักของชั้นที่สูงขึ้น ความร้อนจากไฟยังทำให้เสาและพื้นรอบนอกอ่อนแอลง ทำให้พื้นทรุดตัวและออกแรงกดเข้าด้านในที่ผนังภายนอกของอาคารเวิลด์เทรดเซ็นเตอร์ 7ก็พังถล่มลงมาในวันนั้นเช่นกัน ตึกระฟ้าสูง 47 ชั้นพังถล่มลงมาภายในไม่กี่วินาที อันเนื่องมาจากไฟไหม้ครั้งใหญ่ภายในอาคารและความเสียหายทางโครงสร้างอย่างหนักจากการพังถล่มของหอเหนือ[ 35 ] [ 36 ]

หอคอยแชมเพลน

เมื่อวันที่ 24 มิถุนายน 2021 อาคาร Champlain Towers South ซึ่งเป็นอาคารคอนโดมิเนียม 12 ชั้นในเมือง Surfside รัฐฟลอริดาสหรัฐอเมริกา ได้พังถล่มลงมาบางส่วน ทำให้มีผู้บาดเจ็บหลายสิบคนและเสียชีวิต 98 ราย[ 37 ]เหตุการณ์พังถล่มถูกบันทึกไว้ในวิดีโอ[ 38 ]มีผู้ได้รับการช่วยเหลือจากซากปรักหักพัง 1 คน[ 39 ]และมีผู้ได้รับการช่วยเหลือประมาณ 35 คนจากส่วนที่ไม่พังถล่มของอาคารในวันที่ 24 มิถุนายน การเสื่อมสภาพในระยะยาวของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กในที่จอดรถใต้ดิน เนื่องจากการซึมของน้ำและการกัดกร่อนของเหล็กเสริม ได้ถูกพิจารณาว่าเป็นปัจจัยหนึ่งหรือสาเหตุของการพังถล่ม ปัญหาดังกล่าวได้รับการรายงานในปี 2018 และระบุว่า "แย่ลงมาก" ในเดือนเมษายน 2021 โครงการซ่อมแซมมูลค่า 15 ล้านดอลลาร์สหรัฐได้รับการอนุมัติในขณะที่เกิดการพังถล่ม

อากาศยาน

การทดสอบเครื่องบิน ทิ้งระเบิด B-52 Stratofortressในปี 1964 แสดงให้เห็นถึงความล้มเหลวแบบเดียวกันกับที่ทำให้เกิด อุบัติเหตุเครื่องบินตก ที่ Elephant Mountain ในปี 1963และSavage Mountain ในปี 1964

ความล้มเหลวทางโครงสร้างซ้ำซ้อนในเครื่องบินประเภทเดียวกันเกิดขึ้นในปี 1954 เมื่อเครื่องบินโดยสารเจ็ท de Havilland Comet C1 สอง ลำตกเนื่องจากความดันลดลงอันเกิดจากความล้าของโลหะและในปี 1963–64 เมื่อหางเสือแนวตั้งของเครื่องบินทิ้งระเบิด Boeing B-52สี่ลำหักกลางอากาศ

อื่น

เสาอากาศวิทยุวอร์ซอ

เสาอากาศวิทยุวอร์ซอหลังพังถล่ม

เมื่อวันที่ 8 สิงหาคม 1991 เวลา 16:00 UTC เสาอากาศวิทยุวอร์ซอใกล้เมืองกาบินประเทศโปแลนด์ ซึ่งเป็นสิ่งก่อสร้างที่สูงที่สุดเท่าที่มนุษย์สร้างขึ้นก่อนการสร้าง ตึก เบิร์จคาลิฟาได้พังถล่มลงมาเนื่องจากความผิดพลาดในการเปลี่ยนสายยึดบนเสาที่สูงที่สุด เสาอากาศงอและหักลงมาที่ความสูงประมาณครึ่งหนึ่ง การพังถล่มครั้งนี้ได้ทำลายเครนเคลื่อนที่ขนาดเล็กของบริษัท Mostostal Zabrze ด้วย เนื่องจากคนงานทั้งหมดได้ออกจากเสาไปแล้วก่อนที่จะมีการเปลี่ยนสายยึด จึงไม่มีผู้เสียชีวิต ซึ่งแตกต่างจากการพังถล่มของหอส่งสัญญาณวิทยุ WLBTในปี 1997 ที่คล้ายกัน

ทางเดิน Hyatt Regency

การเปลี่ยนแปลงการออกแบบทางเดินในโรงแรม Hyatt Regency

เมื่อวันที่ 17 กรกฎาคม พ.ศ. 2524 ทางเดินลอยฟ้าสองแห่งในล็อบบี้ของโรงแรมHyatt Regencyในเมืองแคนซัสซิตี้ รัฐมิสซูรีสหรัฐอเมริกา ได้พังถล่มลงมา ทำให้มีผู้เสียชีวิต 114 คน และบาดเจ็บมากกว่า 200 คน[ 40 ]ในงานเต้นรำจิบน้ำชา การพังถล่มเกิดจากการเปลี่ยนแปลงการออกแบบในนาทีสุดท้าย ซึ่งเปลี่ยนแปลงวิธีการเชื่อมต่อแท่งที่รองรับทางเดิน และทำให้แรงที่จุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าโดยไม่ได้ตั้งใจ ความล้มเหลวนี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการสื่อสารที่ดีระหว่างวิศวกรออกแบบและผู้รับเหมา และการตรวจสอบการออกแบบอย่างเข้มงวด โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเปลี่ยนแปลงการออกแบบที่ผู้รับเหมาเสนอ ความล้มเหลวนี้เป็นกรณีศึกษามาตรฐานในหลักสูตรวิศวกรรมทั่วโลก และใช้เพื่อสอนความสำคัญของจริยธรรมในงานวิศวกรรม[ 41 ] [ 42 ]

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Structural_integrity_and_failure&oldid=1354869610 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความล้มเหลว

ความสมบูรณ์และความล้มเหลวของโครงสร้างเป็นแง่มุมหนึ่งของวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับความสามารถของโครงสร้างในการรองรับน้ำหนักแรงฯลฯที่ ออกแบบไว้ โดยไม่แตกหัก

การแนะนำ

ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง หมายถึง ความสามารถของโครงสร้างในการรับน้ำหนักที่กำหนดไว้โดยไม่เกิดความเสียหายเนื่องจากการแตกหัก การเสียรูป หรือความล้า...

ประวัติศาสตร์

ความจำเป็นในการสร้างสิ่งปลูกสร้างที่มีความแข็งแรงทนทานนั้นมีมาตั้งแต่ สมัยประวัติศาสตร์ที่บันทึกไว้ บ้านเรือนจำเป็นต้องสามารถรับน้ำหนักของตัวเอง รวมทั้งน้ำหนักของผู้อยู่อาศัย ปราสาทจำเป็นต้องได้รับการเสริมความแข็งแกร่งเพื่อต้านทานการโจมตีจากผู้รุกราน...

ประเภทของความล้มเหลว

ความเสียหายทางโครงสร้างอาจเกิดขึ้นจากปัญหาหลายประเภท ซึ่งส่วนใหญ่มีลักษณะเฉพาะแตกต่างกันไปในแต่ละอุตสาหกรรมและประเภทโครงสร้าง อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่สามารถสืบย้อนไปถึงสาเหตุหลัก 5 ประการได้