Buduj, aby wytrzymać burze

Kiedy wyją huragany i tajfuny, największym zagrożeniem dla ludzi i mienia są latające śmieci. Przenoszony z tak dużą prędkością kawałek drewna 2 x 4 stanie się pociskiem, który może przecinać ściany. Kiedy tornado EF2 przemieściło się przez środkową Gruzję w 2008 roku, deska z markizy została zerwana, przeleciała przez ulicę i wbił się głęboko w sąsiednią masywną betonową ścianę. FEMA mówi nam, że jest to częste wydarzenie związane z wiatrem i zaleca budowa bezpiecznych pokoi.

Naukowcy z National Wind Institute of Texas Tech University w Lubbock ustalili, że betonowe ściany są wystarczająco mocne, aby wytrzymać latające śmieci z huraganów i tornad. Według ich odkryć, domy wykonane z betonu są znacznie bardziej odporne na burzę niż domy zbudowane z drewna, a nawet drewniane kołki ze stalowymi płytami. Konsekwencje tych badań zmieniają sposób, w jaki budujemy.

The Obiekt uderzenia śmieci w Texas Tech jest dobrze znany ze swojego działa pneumatycznego, urządzenia zdolnego do wystrzelenia

Aby powielić warunki podobne do huraganu w laboratorium, naukowcy zastrzelili sekcje ścienne za pomocą 15-kilogramowych „pocisków” z drewna 2 x 4 z prędkością do 100 mil na godzinę, symulując szczątki przenoszone na wietrze o prędkości 250 mil na godzinę. Warunki te obejmują wszystkie oprócz najcięższych tornada. Huraganowe prędkości wiatru są mniejsze niż prędkości modelowane tutaj. Testy rakietowe mające na celu wykazanie uszkodzeń spowodowanych przez huragany wykorzystują rakietę o wadze 9 funtów podróżującą z prędkością około 34 km / h.

Badacze przetestowali 4 x 4-metrowe odcinki bloku betonowego, kilka rodzajów izolacyjnych form betonowych, stalowe kołki i drewniane kołki, aby ocenić wydajność przy silnym wietrze. Sekcje zostały wykończone tak, jak w gotowym domu: płyta gipsowo-kartonowa, izolacja z włókna szklanego, poszycie ze sklejki i zewnętrzne wykończenia bocznica winylowa, cegła gliniana lub stiuk.

Wszystkie systemy ścian betonowych przetrwały testy bez uszkodzeń konstrukcyjnych. Lekkie stalowe i drewniane ściany z kołkami nie były jednak odporne na „pocisk rakietowy” lub nie miały go wcale. 2 x 4 przebiło je.

Intertek, firma zajmująca się testowaniem produktów i wydajności, również przeprowadziła badania nad własnym kanonem w Architectural Testing Inc. Wskazują, że bezpieczeństwo „konkretnego domu” może być zwodnicze, jeśli dom jest zbudowany niezbrojony blok betonowy, który zapewnia pewne zabezpieczenia ale nie całkowite.

Wzmocniony betonowe domy udowodnili swoją odporność na wiatr na polu podczas tornad, huraganów i tajfuny. W Urbana w stanie Illinois dom zbudowany z izolacyjnych form betonowych (ICF) wytrzymał tornado z 1996 roku przy minimalnym uszkodzeniu. W dzielnicy Liberty City w Miami kilka domów z betonu przetrwało huragan Andrew w 1992 roku. W obu przypadkach sąsiednie domy zostały zniszczone. Jesienią 2012 r. Huragan Sandy rozwalił starsze drewniane domy budowlane na wybrzeżu New Jersey, pozostawiając w spokoju nowsze kamienice zbudowane z izolacyjnych form betonowych.

Kopuły monolityczne, które są wykonane z betonu i zbrojenia w jednym kawałku, okazały się szczególnie mocne. Solidna betonowa konstrukcja w połączeniu z kształtem kopuły sprawia, że ​​te innowacyjne domy są prawie odporne na tornada, huragany i trzęsienia ziemi. Jednak wiele osób nie może znieść wyglądu tych domów, chociaż niektórzy odważni (i zamożni) właściciele domów eksperymentują z bardziej nowoczesnymi projektami. Jeden z takich futurystycznych projektów ma podnośnik hydrauliczny aby przesunąć konstrukcję pod ziemię przed uderzeniem tornada.

Naukowcy z Texas Tech University zalecają, aby domy na obszarach podatnych na tornado budowały w miejscu zamieszkania schronienia z betonu lub blachy o dużej grubości. W przeciwieństwie do huraganów, tornada mają niewielkie ostrzeżenie, a wzmocnione pokoje wewnętrzne mogą zaoferować większe bezpieczeństwo niż schron przed burzą. Inne porady, które oferują naukowcy, to zaprojektowanie domu dach czterospadowy zamiast dachu dwuspadowego, i wszyscy powinni używać pasów huraganowych, aby utrzymać dach i drewno prosto.

Do produkcji betonu potrzebny jest cement, a wiadomo, że produkcja cementu uwalnia ogromne ilości dwutlenek węgla do atmosfery podczas procesu ogrzewania. Handel budowlany jest jednym z największych czynników przyczyniających się do zmian klimatu, a są nim producenci cementu i ludzie, którzy kupują ich produkty niektórzy z największych przyczyn tego, co znamy jako „zanieczyszczenie gazów cieplarnianych”. Badania nad nowymi metodami produkcji bez wątpienia zostaną spełnione z oporem ze strony bardzo konserwatywnego przemysłu, ale w pewnym momencie konsumenci i rządy sprawią, że nowe procesy staną się dostępne i niezbędny.

Jedną firmą próbującą znaleźć rozwiązania jest Calera Corporation of California. Skoncentrowali się na recyklingu CO₂ emisje do produkcja cementu węglanu wapnia. Ich proces wykorzystuje chemię występującą w naturze - co uformowało Białe Klify Dover i muszle organizmów morskich?

Badacz David Stone przypadkowo odkrył beton na bazie węglanu żelaza, gdy był studentem uniwersytetu w Arizonie. IronKast Technologies, LLC jest w trakcie komercjalizacji Ferock i Ferrocrete, wykonanych ze stalowego pyłu i szkła z recyklingu.

Beton o ultra wysokiej wydajności (UHPC) znany jako Kanałowe^® został z powodzeniem wykorzystany przez Frank Gehry w Muzeum Fundacji Louisa Vuittona w Paryżu i przez architektów Herzog & de Meuron w Pérez Art Museum Miami (PAMM). Mocny, cienki beton jest drogi, ale warto obserwować, co Laureat nagrody Pritzker architekci używają, ponieważ często są pierwszymi eksperymentatorami.

Uniwersytety i jednostki rządowe nadal są inkubatorami nowych materiałów, badań i kompozytów inżynieryjnych o różnych właściwościach i lepszych rozwiązaniach. I to nie tylko beton - US Naval Research Laboratory wynalazło szklany zamiennik, przezroczystą, twardą jak pancerz ceramikę zwaną spinel (MgAl₂O₄). Badacze w MIT's Konkretne centrum zrównoważonego rozwoju koncentrują się również na cemencie i jego mikroteksturze - a także na opłacalności tych nowych i drogich produktów.

Zbudowanie domu, który wytrzyma furię natury, nie jest łatwym zadaniem. Proces ten nie jest problemem konstrukcyjnym ani projektowym. Konstruktorzy niestandardowi mogą specjalizować się w izolowanych betonowiskach (ICF), a nawet nadawać swoim produktom końcowym bezpieczne nazwy, takie jak Tornado Guard, ale architekci mogą projektować piękne budynki z wykorzystaniem specyfikacji materiałowych opartych na dowodach, z których mogą korzystać budowniczowie. Dwa pytania, które należy zadać, jeśli nie pracujesz z architektem, to 1. Czy firma budowlana zatrudnia architektów? i 2. Czy firma sponsorowała finansowo którekolwiek z badań? Profesjonalna architektura to więcej niż szkice i plany pięter. Texas Tech University oferuje nawet doktorat w nauce i inżynierii wiatrowej.

• Bezpośredni link do zdjęcia gruzińskiego tornada autorstwa Mike Moore / FEMA Photo
• Badania nad schronieniem przed burzą i Najczęściej zadawane pytania dotyczące schronu burzowego, National Wind Institute, Texas Tech University [dostęp 20 listopada 2017 r.]
• Raport podsumowujący testy zderzeniowe gruzu na Texas Tech University, przygotowany przez Wind Science and Engineering Research Center, czerwiec 2003 r., PDF na https://www.depts.ttu.edu/nwi/research/DebrisImpact/Reports/DIF_reports.pdf [dostęp 20 listopada 2017 r.]
• Wskazówki dotyczące odpornego na wiatr projektu mieszkaniowego, budowy i łagodzenia, Larry J. Tanner, P.E., NWI Research Assistant Professor, Debris Impact Facility, National Wind Institute, Texas Tech University, PDF at http://www.depts.ttu.edu/nwi/research/DebrisImpact/Reports/GuidanceforWindResistantResidentialDesign.pdf [dostęp 20 listopada 2017 r.]
• „Metody budowy odporne na działanie huraganu mogą zapobiec niszczeniu społeczności”, Zach Mortice, Redshift AutoDesk, 9 listopada 2017 r., https://www.autodesk.com/redshift/hurricane-proof-construction-methods-can-save-buildings-communities/ [dostęp 20 listopada 2017 r.]