Най-доброто от устойчиво на цунами сграда

Архитектите и инженерите могат да проектират сгради, които ще стоят високи по време дори на най-силните земетресения. Въпреки това, цунами (произнася се Су-NAH-МИЕ), поредица от вълни във водно тяло, което често е причинено от земетресение, има силата да измие цели села. Въпреки че никоя сграда не е устойчива на цунами, някои сгради могат да бъдат проектирани да устоят на силни вълни. Предизвикателството на архитекта е да проектира за събитието И да проектира за красота - същото предизвикателство, пред което е изправено дизайн на безопасно помещение.

Цунами обикновено се генерират от мощни земетресения под големи водни тела. Сеизмичното събитие създава подземна вълна, която е по-сложна, отколкото когато вятърът просто раздухва водната повърхност. Вълната може да измине стотици мили в час, докато достигне плитка вода и брегова ивица. Японската дума за пристанище е Цу и Нами означава вълна. Тъй като Япония е силно населена, заобиколена от вода и в район с голяма сеизмична активност, цунамито често се свързва с тази азиатска страна. Те се срещат обаче по цял свят. Исторически цунами в САЩ са най-разпространени на Западния бряг, включително Калифорния, Орегон, Вашингтон, Аляска и, разбира се, Хавай.

Вълната от цунами ще се държи различно в зависимост от подводния терен около бреговата линия (т.е. колко дълбока или плитка е водата от бреговата линия). Понякога вълната ще прилича на "прилив на прилив" или скок, а някои цунами изобщо не се сриват на бреговата линия като по-позната вълна, задвижвана от вятъра. Вместо това, нивото на водата може да се повиши много, много бързо в това, което се нарича "вълна," сякаш приливът е дошъл наведнъж - като прилив от прилив на 100 фута. Наводняването на цунами може да пътува във вътрешността на повече от 1000 фута, а "провалът" създава продължителни щети, тъй като водата бързо се оттегля обратно в морето.

Структурите са склонни да бъдат унищожени от цунами поради пет общи причини. Първо е силата на водния и високоскоростен воден поток. Неподвижните предмети (като къщи) по пътя на вълната ще устоят на силата и, в зависимост от това как е изградена конструкцията, водата ще минава през или около нея.

Второ, приливната вълна ще бъде мръсна и въздействието на отломки, пренасяни от силната вода, може да бъде това, което разрушава стена, покрив или купчина. Трето, този плаващ отломки може да бъде подпален, който след това се разпространява сред горими материали.

Четвърто, цунамито, което се втурва към сушата и след това се отдръпва обратно към морето, създава неочаквана ерозия и бич на основите. Докато ерозията е обикновено износване на земната повърхност, бичът е по-локализиран - вида на износването, което виждате около кейовете и купчините, докато водата тече около неподвижни обекти. И ерозията, и измиването компрометират основата на структурата.

Петата причина за щетите е от силите на вятъра на вълните.

Като цяло, натоварването от наводнения може да бъде изчислено като за всяка друга сграда, но мащабът на интензивността на цунами затруднява строителството. Казват се, че скоростите на наводненията на цунами са „много сложни и специфични за мястото“. Поради уникалната природа на изграждайки устойчива на цунами структура, Федералната агенция за управление на извънредни ситуации на САЩ (FEMA) има специална публикация, наречена Насоки за проектиране на конструкции за вертикална евакуация от цунами.

Системите за ранно предупреждение и хоризонталната евакуация са основната стратегия от много години. Сегашното мислене обаче е да се проектират сгради зони за вертикална евакуация: вместо да се опитват да избягат от дадена зона, жителите се изкачват нагоре до безопасни нива.

„... сграда или земна могила, която има достатъчна височина, за да издигне евакуираните над нивото на цунами вливане и е проектиран и конструиран с необходимата сила и устойчивост, за да устои на въздействието на цунами вълни... "

Отделни собственици на жилища, както и общности, могат да използват този подход. Зоните за вертикална евакуация могат да бъдат част от дизайна на многоетажна сграда или може да бъде по-скромна, самостоятелна конструкция с една единствена цел. Съществуващите структури като добре изградени гаражи за паркиране могат да бъдат определени като вертикални евакуационни зони.

Проницателната техника в комбинация с бърза и ефективна система за предупреждение може да спаси хиляди човешки животи. Инженери и други експерти предлагат следните стратегии за устойчиво на цунами строителство:

1. Изградете конструкции със стоманобетон вместо дърво, въпреки че строителството на дърво е по-устойчиво на земетресения. За вертикални евакуационни конструкции се препоръчват стоманобетонни или стоманени рамкови конструкции.
2. Облекчаване на устойчивостта. Проектирайте структури, които да позволяват на водата да тече. Изградете многоетажни структури, като първият етаж е отворен (или на кокили) или отцепен, за да може основната сила на водата да се движи през. Повишаването на водата ще нанесе по-малко щети, ако може да тече под конструкцията. архитект Даниел А. Нелсън и Дизайн Северозападните архитекти често използват този подход в резиденциите, които изграждат на брега на Вашингтон. Отново този дизайн противоречи на сеизмичните практики, което прави тази препоръка сложна и специфична за мястото.
3. Изградете дълбоки основи, подплатени в основите. Силата на цунами може да превърне иначе солидна, бетонна сграда изцяло на своя страна, съществените дълбоки основи могат да преодолеят това.
4. Проектирайте с излишък, така че структурата да претърпи частичен провал (напр. Унищожен пост) без прогресивен срив.
5. Доколкото е възможно, оставете растителността и рифовете непокътнати. Те няма да спрат вълните на цунами, но могат да действат като естествен буфер и да ги забавят.
6. Ориентирайте сградата под ъгъл спрямо бреговата линия. Стените, които са директно изправени пред океана, ще претърпят повече щети.
7. Използвайте непрекъсната стоманена рамка, достатъчно силна, за да устои на ветрове от силата на урагана.
8. Проектирайте структурни конектори, които могат да поемат стрес.

FEMA изчислява, че „конструкция, устойчива на цунами, включително сеизмично устойчиви и прогресивни конструкции, устойчиви на срутване, ще има около 10 до 20% увеличение на общите разходи за строителство над разходите, необходими за нормална употреба сгради ".

Тази статия накратко описва тактиките на проектиране, използвани за сгради в склонни към цунами крайбрежия. За подробности относно тези и други строителни техники, разгледайте основните източници.

• Система за предупреждение за цунами в САЩ, NOAA / Национална метеорологична служба, http://www.tsunami.gov/
• Erosion, Scour и Foundation Design, FEMA, януари 2009 г., PDF на https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1644-20490-8177/757_apd_5_erosionscour.pdf
• Ръководство за крайбрежно строителство, том II FEMA, 4-то издание, август 2011 г., стр. 8-15, 8-47, PDF на адрес https://www.fema.gov/media-library-data/20130726-1510-20490-1986/fema55_volii_combined_rev.pdf
• Насоки за проектиране на конструкции за вертикална евакуация от цунами, 2-ро издание, FEMA P646, 1 април 2012 г., стр. 1, 16, 35, 55, 111, PDF на адрес https://www.fema.gov/media-library-data/1426211456953-f02dffee4679d659f62f414639afa806/FEMAP-646_508.pdf
• Доказателство за цунами Сграда от Данби Ким, http://web.mit.edu/12.000/www/m2009/teams/2/danbee.htm, 2009 г. [достъп до 13 август 2016 г.]
• Технологията да направи сгради земетресение - и цунами - устойчиво от Андрей Моземан, Популярна механика, 11 март 2011 г.
• Как да направим сградите по-безопасни в цунами от Rollo Reid, Reid Steel