Sicherheitsmarge: Strukturintegrität und Ingenieurwesen verstehen

Jede Maschine, jedes Gebäude und jedes Stück Infrastruktur ist darauf ausgelegt, innerhalb eines bestimmten Bereichs von Faktoren korrekt zu funktionieren. Gewicht, Temperatur, Druck, Vibration, Bauqualität, Materialhaltbarkeit und klimatische Faktoren beeinflussen alle die Sicherheit. Die meisten Gebäude und Ausrüstungen sind so konstruiert, dass die Fähigkeit, auf extreme Veränderungen in einem dieser Faktoren zu reagieren, den Ausfallpunkt bei weitem übersteigt. Ingenieure werden erwartet, Baupläne anzupassen, um verschiedene Ausfallszenarien wie Überlastung, vorsätzliche Zerstörung oder Wetter zu berücksichtigen.

Geographie

Gebäude in Überschwemmungsgebieten, Erdbebenzonen und Tornado-Pfaden sind darauf ausgelegt, die wahrscheinlichste Stärke, Dauer und Tiefe jedes Ereignisses zu überstehen. Überschwemmungsgebietskarten zeigen typischerweise die durchschnittlichen jährlichen, zehnjährigen, fünfundzwanzigjährigen und hundertjährigen Hochwasserstände an. Maschinen wie Pumpstationen und Wasseraufbereitungsanlagen befinden sich typischerweise über dem erwarteten fünfundzwanzigjährigen Hochwasserstand und können sogar über dem erwarteten hundertjährigen Hochwasserstand liegen. Gebäude in Überschwemmungsgebieten müssen oft auf Stelzen, Pfählen oder Plattformen über dem fünfundzwanzigjährigen Hochwasserstand gebaut werden. Die Erdbebenzonen-Engineering ermöglicht es dem Gebäude, sich innerhalb einer bestimmten Toleranz zu beugen und zu schwingen, ohne die Strukturintegrität zu beeinträchtigen. Die Fähigkeit, sich zu beugen und zu schwingen, selbst wenn sie normalerweise gering genug ist, um unbemerkt zu bleiben, verhindert Risse und Einsturz. Die Planung für Tornadozonen umfasst die Schaffung von Fluren und Korridoren, die als Schutzräume genutzt werden können. Sie umfasst auch die Berücksichtigung übermäßiger Lastgrenzen sowohl durch Wind als auch durch Trümmer, die auf Dächern aufgestapelt sind.

Arten

Ein anderer Begriff für Sicherheitsmarge ist Toleranz. Dies bezieht sich auf den Bereich der Bedingungen, innerhalb derer das Gebäude oder die Maschine ohne Bruch oder Ausfall arbeitet. Triple Redundanz ist ein Begriff, der in maritimen, militärischen und Weltraumanwendungen verwendet wird. Jedes System hat zwei zusätzliche, vollständige Kopien seiner selbst im Falle eines Ausfalls. Testen ist ein dritter Begriff im Zusammenhang mit der Sicherheitsmarge. Spielgeräte, Spielzeug, Kindersitze, Aufzüge, Boote und Trainingsgeräte werden auf eine Bewertung über ihre erwartete Nutzung hinaus getestet. Zum Beispiel wird ein Spielzeug, das für Kinder von 65 Pfund und darunter gedacht ist, typischerweise auf 300 oder sogar 500 Pfund getestet. Aufzüge werden auf zwischen 2000 und 5000 Pfund getestet. Überlastschalter können den Aufzug stoppen, wenn das Gewichtslimit erreicht ist. Es wird nicht empfohlen, ein Gerät regelmäßig an einem der Extreme der Sicherheitsmarge zu betreiben.

Überlegungen

Die Sicherheitsmarge soll nicht alle Risiken beseitigen, sondern potenzielle Sachschäden minimieren und den Verlust von Menschenleben verhindern. Das Nichtbeachten von Sicherheitsempfehlungen, das Kalibrieren von Geräten, das Warten von Warnsystemen und Sicherheitsfunktionen sowie das Beheben von Bedenken hinsichtlich Anzeichen eines möglichen Ausfalls von Systemen kann ein Unternehmen für jegliche Schäden oder den Verlust von Menschenleben haftbar machen. Gebäude und Geräte, die darauf ausgelegt sind, Extremen standzuhalten, ermöglichen es den Menschen, in Vertrauen zu leben und zu arbeiten. Engineering, um die Toleranz für einen Faktor zu erhöhen, kann Probleme bei anderen Faktoren verursachen. Aus diesem Grund werden Designs oft als Computersimulationen getestet, bevor sie in realen Anwendungen eingesetzt werden.

Wirkungen

Bauen Sie Sicherheitsmarge ein, um das Risiko zu senken. Versicherungskosten werden reduziert, Klagen werden verhindert und Verletzungen oder Todesfälle werden minimiert. Ingenieure brainstormen potenzielle Ausfälle, um die öffentliche Sicherheit zu schützen und gleichzeitig zum kreativen Prozess der Forschung und Entwicklung beizutragen. Jede Version des Produkts über den Prototyp hinaus ist dann fortschreitend sicherer.

Bedeutung

Der Preis wird durch eingebaute Sicherheitsmarge beeinflusst. Die Nachfrage nach stärkeren, flexibleren, langlebigeren Baumaterialien treibt den Preis nach oben, während die gestiegene Sicherheit die Versicherungskosten, Gerichtsurteile und die Notfallmedizin nach unten treibt. Es ist wichtig, die Kosten für die Erhöhung der Sicherheit gegenüber den Nutzen zu analysieren, um sicherzustellen, dass eine bestimmte Anwendung finanziell solide ist und gleichzeitig die öffentliche Sicherheit angemessen schützt.