Najlepsze w budynku odpornym na tsunami

Architekci i inżynierowie mogą projektować budynki, które staną na wysokości nawet podczas najbardziej gwałtownych trzęsień ziemi. Jednak tsunami (wymawiane soo-NAH-mee), seria fal w zbiorniku wodnym, często spowodowanym trzęsieniem ziemi, ma moc zmywania całych wiosek. Chociaż żaden budynek nie jest odporny na tsunami, niektóre budynki można zaprojektować tak, aby były odporne na silne fale. Wyzwanie architekta polega na zaprojektowaniu imprezy ORAZ projektowaniu piękna - tym samym wyzwaniu projekt bezpiecznego pokoju.

Tsunami są zwykle generowane przez potężne trzęsienia ziemi pod dużymi zbiornikami wodnymi. Zdarzenie sejsmiczne tworzy falę podpowierzchniową, która jest bardziej złożona niż wtedy, gdy wiatr po prostu wieje powierzchnię wody. Fala może podróżować setki mil na godzinę, aż dotrze do płytkiej wody i linii brzegowej. Japońskie słowo oznaczające port to: tsu i nami oznacza falę. Ponieważ Japonia jest gęsto zaludniona, otoczona wodą i na obszarze o dużej aktywności sejsmicznej, tsunami są często związane z tym krajem azjatyckim. Występują jednak na całym świecie. Historycznie tsunami w Stanach Zjednoczonych są najbardziej rozpowszechnione na zachodnim wybrzeżu, w tym w Kalifornii, Oregonie, Waszyngtonie, na Alasce i oczywiście na Hawajach.

Fala tsunami będzie zachowywać się różnie w zależności od podwodnego terenu otaczającego linię brzegową (tj. Głębokości lub płytkości wody od linii brzegowej). Czasami fala będzie jak „nudziarz pływowy” lub przypływ, a niektóre tsunami wcale nie uderzają o linię brzegową jak bardziej znajoma fala napędzana wiatrem. Zamiast tego poziom wody może bardzo, bardzo szybko wzrosnąć w tak zwanym „rozerwaniu fali”, jak gdyby przypływ wszedł naraz - jak przypływ o wysokości 100 stóp. Powodzie tsunami mogą podróżować w głąb lądu na odległość większą niż 1000 stóp, a „wybieg” powoduje ciągłe szkody, ponieważ woda szybko wycofuje się z powrotem w morze.

Konstrukcje są zwykle niszczone przez tsunami z pięciu ogólnych przyczyn. Pierwszą z nich jest siła wody i szybki przepływ wody. Obiekty stacjonarne (takie jak domy) na ścieżce fali oprą się sile i, w zależności od konstrukcji, woda przepłynie przez nią lub wokół niej.

Po drugie, fala pływowa będzie brudna, a uderzenie gruzu przenoszonego przez silną wodę może być tym, co niszczy ścianę, dach lub palowanie. Po trzecie, te unoszące się śmieci mogą być w ogniu, który następnie rozprzestrzenia się na materiały palne.

Po czwarte, tsunami pędzi na ląd, a następnie wycofuje się z powrotem do morza, powodując nieoczekiwaną erozję i plagę fundamentów. Podczas gdy erozja jest ogólnym zużyciem powierzchni gruntu, plaga jest bardziej zlokalizowana - rodzaj ścierania widać wokół pomostów i stosów, gdy woda przepływa wokół nieruchomych obiektów. Zarówno erozja, jak i szorowanie zagrażają fundamentowi konstrukcji.

Piąta przyczyna uszkodzeń wynika z sił wiatru fal.

Zasadniczo obciążenia powodziowe można obliczać jak dla każdego innego budynku, ale skala natężenia tsunami sprawia, że ​​budowanie jest bardziej skomplikowane. Mówi się, że prędkości powodzi tsunami są „bardzo złożone i zależne od miejsca”. Ze względu na wyjątkowy charakter budując konstrukcję odporną na tsunami, Federalna Agencja Zarządzania Kryzysowego USA (FEMA) ma specjalną ofertę publikacja o nazwie Wytyczne dotyczące projektowania konstrukcji do ewakuacji pionowej z tsunami.

Systemy wczesnego ostrzegania i ewakuacja pozioma były główną strategią od wielu lat. Obecne myślenie polega jednak na projektowaniu budynków pionowe obszary ewakuacji: zamiast próbować uciec z okolicy, mieszkańcy wspinają się w górę do bezpiecznego poziomu.

„... budynek lub kopiec ziemny o wysokości wystarczającej do podniesienia ewakuowanych powyżej poziomu tsunami powódź i został zaprojektowany i zbudowany z siłą i odpornością potrzebną do przeciwdziałania skutkom tsunami fale..."

Indywidualni właściciele domów, a także społeczności mogą przyjąć to podejście. Pionowe obszary ewakuacji mogą być częścią projektu budynku wielopiętrowego lub mogą być bardziej skromną, samodzielną strukturą do jednego celu. Istniejące konstrukcje, takie jak dobrze zbudowane garaże parkingowe, mogą być wyznaczone jako pionowe obszary ewakuacji.

Sprytna technika w połączeniu z szybkim, wydajnym systemem ostrzegania może uratować tysiące istnień ludzkich. Inżynierowie i inni eksperci sugerują następujące strategie budowy odpornej na tsunami:

1. Buduj konstrukcje ze zbrojonego betonu zamiast drewna, mimo że konstrukcja drewniana jest bardziej odporna na trzęsienia ziemi. Konstrukcje żelbetowe lub stalowe są zalecane do pionowych konstrukcji ewakuacyjnych.
2. Złagodzić opór. Projektuj struktury, aby przepuszczać wodę. Buduj wielopiętrowe konstrukcje, przy czym pierwsze piętro jest otwarte (lub na palach) lub oderwane, aby mogła przepłynąć główna siła wody. Podnosząca się woda zada mniejsze szkody, jeśli przepłynie pod konstrukcją. Architekt Daniel A. Nelson and Designs Northwest Architects często stosują to podejście w rezydencjach, które budują na wybrzeżu Waszyngtonu. Ponownie, ten projekt jest sprzeczny z praktykami sejsmicznymi, co czyni to zalecenie skomplikowanym i specyficznym dla danego miejsca.
3. Buduj głębokie fundamenty, oparte na fundamentach. Siła tsunami może obrócić całkowicie solidny, betonowy budynek całkowicie na bok, głębokie fundamenty mogą to przezwyciężyć.
4. Projektowanie z redundancją, aby struktura mogła doświadczyć częściowej awarii (np. Zniszczonego słupa) bez stopniowego zawalenia się.
5. W miarę możliwości pozostaw nienaruszoną roślinność i rafy. Nie powstrzymają fal tsunami, ale mogą działać jako naturalny bufor i spowalniać je.
6. Ustaw budynek pod kątem do linii brzegowej. Ściany bezpośrednio zwrócone w stronę oceanu poniosą większe szkody.
7. Użyj ciągłego szkieletu stalowego wystarczająco silnego, aby oprzeć się wiatrom o sile huraganu.
8. Projektuj złącza strukturalne, które mogą absorbować naprężenia.

FEMA ocenia, że ​​„konstrukcja odporna na tsunami, w tym cechy konstrukcyjne odporne na sejsmiczne i progresywne, odporne na zapadanie się, doświadczyłoby około 10 do 20% wzrostu całkowitych kosztów budowy w stosunku do wymaganego normalnego użytkowania Budynki."

W tym artykule krótko opisano taktyki projektowania stosowane w budynkach na wybrzeżach podatnych na tsunami. Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat tych i innych technik konstrukcyjnych, zapoznaj się z głównymi źródłami.

• System ostrzegania przed tsunami w Stanach Zjednoczonych, NOAA / National Weather Service, http://www.tsunami.gov/
• Erozja, szorowanie i projektowanie fundamentów, FEMA, styczeń 2009, PDF pod adresem https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1644-20490-8177/757_apd_5_erosionscour.pdf
• Podręcznik budowy wybrzeża, tom II FEMA, wydanie czwarte, sierpień 2011 r., Ss. 8-15, 8-47, PDF pod adresem https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1510-20490-1986/fema55_volii_combined_rev.pdf
• Wytyczne dotyczące projektowania konstrukcji do pionowej ewakuacji z Tsunami, Wydanie drugie, FEMA P646, 1 kwietnia 2012 r., Ss. 1, 16, 35, 55, 111, PDF pod adresem https://www.fema.gov/media-library-data/1426211456953-f02dffee4679d659f62f414639afa806/FEMAP-646_508.pdf
• Budynek odporny na tsunami autorstwa Danbee Kim, http://web.mit.edu/12.000/www/m2009/teams/2/danbee.htm, 2009 [dostęp 13 sierpnia 2016]
• Technika uczynienia budynków odpornymi na trzęsienia ziemi i tsunami autor: Andrew Moseman, Popularna mechanika, 11 marca 2011 r
• Jak uczynić budynki bezpieczniejszymi w tsunami przez Rollo Reid, Reid Steel